(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体内のターゲット部位において医療ワークピースを切り離すデバイスにおいて、
近位端および遠位端を有する細長部材を具える送出装置と；
近位端および遠位端を有する圧電部材であって、当該近位端が前記細長部材にその遠位端または遠位端近傍で直接あるいは機能的に連結されている圧電部材と；
少なくとも二つの導電部材であって、各々が前記圧電部材に電気的に接続された遠位端と、信号発生器に電気的に接続された近位端を具える導電部材と；
近位端と遠位端を有する医療ワークピースであって、当該近位端が前記圧電部材の遠位端に直接あるいは機能的に連結されている医療ワークピースと；
を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記細長部材が押し出しワイヤであることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記細長部材がマイクロカテーテルであることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記導電部材が導電ワイヤを具えることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項４に記載のデバイスにおいて、前記導電部材の一つが前記細長部材を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記圧電部材が前記圧電部材と前記ワークピース間に配置された接着層を介して前記医療ワークピースに機能的に連結されており、当該接着層が前記圧電部材の遠位面と第１の界面接合を形成する近位面と、前記ワークピースの近位面と第２の界面接合を形成する遠位面を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項６に記載のデバイスにおいて、前記接着層が粘着性及び／又は結合性の不全の影響を受けやすいことを特徴とするデバイス。
【請求項８】
請求項６に記載のデバイスにおいて、前記粘着性の不全が、前記圧電部材と前記接着層間の界面接合の不全と、前記接着層と前記ワークピース間の界面接合の不全、またはその両方を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項９】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記結合性の不全が前記接着層の破断を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載のデバイスにおいて、前記接着層が一又はそれ以上の処理された構造的な瑕疵を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のデバイスにおいて、前記処理された構造的な瑕疵が、
前記接着層の一またはそれ以上の面における一又はそれ以上の不連続性；
前記接着層における一またはそれ以上の内部不連続性；または、
前記接着層の一又はそれ以上の面の不連続性と、一又はそれ以上の内部不連続性の組み合わせ；
を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
請求項７に記載のデバイスにおいて、前記接着層が、ガラス、セラミック、金属、およびポリマでなる群から選択されることを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
請求項１に記載のデバイスにおいて、前記圧電物質が破断可能であることを特徴とするデバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載のデバイスにおいて、前記破断可能な圧電物質が一又はそれ以上の処理された構造的瑕疵を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項１５】
請求項１４に記載のデバイスにおいて、前記処理された構造的瑕疵が、
前記圧電物質の一またはそれ以上の面における一又はそれ以上の不連続性；
前記圧電部材の構造における一又はそれ以上の内部不連続性を具え、これらの不連続性が前記圧電部材の一の面で開始しており、当該部材内で終わっているか、前記部材の一の面で開始して別の面で終わっているか、全体が前記部材の内側構造内で開始し終わっているか、あるいはこれらの組み合わせであるか；又は、
一又はそれ以上の面における組み合わせ、又は、一又はそれ以上の不連続性、および、前記圧電部材の内側構造内において一又はそれ以上の不連続性であることを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
請求項１３に記載のデバイスにおいて、前記圧電部材が圧電クリスタル、圧電セラミックおよび圧電ポリマからなる群から選択された圧電物質を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項１７】
請求項１に記載のデバイスにおいて、
前記圧電部材の遠位端か、前記細長部材の遠位端のいずれかが第１の接続構造を具え；
前記医療ワークピースの近位端が前記第１の接続構造に少なくとも部分的に相補である第２の接続構造を具え；
前記第２の接続構造が前記第１の接続構造に相補的に整列している場合に、前記医療ワークピースが前記送出装置に対して直接にあるいは機能的に切り離し可能に接続されていることを特徴とするデバイス。
【請求項１８】
請求項１７に記載のデバイスにおいて、前記第１又は第２の接続構造のいずれかが、選択された形状を有する凸面を具え；
他方の接続構造が、前記凸面に少なくとも部分的に相補的であるキャビティ面を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項１９】
請求項１８に記載のデバイスにおいて、前記凸面が円筒、円錐、あるいは先端をカットして円錐を具え；及び
前記キャビティ面が円筒、円錐または先端をカットした円錐ボイドを規定することを特徴とするデバイス。
【請求項２０】
請求項１８に記載のデバイスにおいて、前記凸面が直径を有する球を具え；
前記キャビティが前記球の直径に相補である少なくとも一の断面大きさを具えることを特徴とするデバイス。
【請求項２１】
請求項１７に記載のデバイスが更に、
前記圧電部材の内側表面で規定されるルーメンであって、前記圧電部材内にその軸が前記医療ワークピースと整列するように配置されているルーメンと；
近位端と遠位端を有するプランジャ部材であって、前記ルーメン内に摺動可能に配置されているプランジャ部材とを具え、
前記プランジャの少なくとも一の断面大きさが、電気信号が前記圧電部材に送られていないときに前記プランジャが、前記圧電部材に直接あるいは機能的に切り離し可能に接続されるように、前記ルーメンの少なくとも一の断面大きさに相補であることを特徴とするデバイス。
【請求項２２】
請求項１７に記載のデバイスが更に、
前記細長部材の前記遠位部分内にキャビティを規定するキャビティ面と；
前記キャビティ内に摺動可能に配置されるか、あるいは前記キャビティ面に接続されたアクチュエータ部材であって、前記圧電部材に直接あるいは機能的に接続されているアクチュエータ部材を具え、
前記細長部材の遠位端の少なくとも一部が前記第１の接続構造を具えることを特徴とするデバイス。
【請求項２３】
請求項１７に記載のデバイスが更に、
前記圧電部材の遠位部分にキャビティを規定するキャビティ面を具え、前記圧電部材の遠位端の少なくとも一部が第１の接続構造を具えることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は医療、医療デバイス、および材料科学の分野に関する。特に、患者の体内のターゲット部位において、医療用ワークピース、特に塞栓デバイスを切り離すのに有益な圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
今日では、様々なインプラント可能な医療用ワークピースが一般に使用されている。ステントやシャントなど、これらのうちのいくつかは外科的にインプラント可能である。すなわち、手術を行っている外科医がターゲット部位に外科的にアクセスして、デバイスを手でインプラントする。塞栓デバイスや近接照射療法デバイスなどのその他のデバイスは、より頻繁に、送出装置の端部に取り付けて、ターゲット部位に送り、そこでデバイスを取り外してその部位に配置する。このような送出装置の例は、操縦可能なカテーテルである。医療用ワークピースは、カテーテル内のルーメン内をねじで動く押し出しワイヤの遠位端に配置されている。このカテーテルはターゲット部位へ送られ、ワークピースを取り付けた押し出しワイヤがカテーテルのルーメンを通ってねじで移動して、ターゲットサイト内に出てゆく。ここで、インプラントと押し出しワイヤの接続が切り離され、ワイヤとカテーテルを引き出してワークピースがインプラントされる。
【０００３】
送出装置から医療ワークピースを切り離すための工夫に多大な努力が費やされている。機械的手段（米国特許第5,234,437号（ねじをゆるめる）、第5,250,071号（留め金をはずす）、第5,261,916号（スロットからキィを抜く）、第5,304,195号（スリーブからボールをはずす）、第5,312,415号（ガイドワイヤを押し出す装置）、第5,350,397号（ソケットからボールをはずす））、電解的手段（米国特許第5,122,136号及び第5,354,295号）、及び振動エネルギィ手段（米国特許第6,022,369号及び第6,346,091B1号（振動による接続切り離し））が開示されている。これらは比較的効果的ではあるが、それぞれ欠点がある。機械的手段には、エレメントを分離する実質的な動きが伴い、その結果インプラントの配置が狂う可能性がある。電解的手段は、送出装置の構成に使用できる材料が限られており、好ましくない粒子が発生し、しばしば制御が困難であり、患者の肉に接地用ニードルを挿入する必要があり、所望の分離点以外の部位に電解が生じるのを防ぐために部材を注意深く絶縁する必要がある。送出装置の手元側端部で生じる振動力を、付随するエネルギィの散逸を伴って他方の端部に送らなければならず、このエネルギィの散逸が信頼性を損ない、分離時に粒子の問題を生じる。
【０００４】
発明の概要
本発明の一実施例では、患者の身体のターゲット部位に医療ワークピースを切り離すデバイスが、送出装置を具え、この装置が近位端と遠位端を有する細長部材と；近位端と遠位端を有する圧電部材であって、近位端が前記細長部材に遠位端にあるいはその近傍で直接的、あるいは、機能的に接続されている圧電部材と；少なくとも二つの導電部材であって、各々が、前記圧電部材に電気的に接続されている遠位端と、信号発生器に電気的に接続されている近位端を有する導電部材と；近位端と遠位端を有する医療ワークピースであって、当該近位端が前記圧電部材の遠位端に直接あるいは機能的に接続されているワークピースと；を具える。細長部材は、押し出しワイヤ、マイクロカテーテル、あるいはその他の機構であってもよい。
【０００５】
一の実施例では、導電部材が導電ワイヤを具え、細長部材が当該導電部材の一つを具える。
【０００６】
一の実施例では、圧電部材が前記圧電部材とワークピースの間に配置された接着層を介して前記医療ワークピースに機能的に接続されており、この接着層が、前記圧電部材の遠位面と共に第１の界面結合を形成する近側面と、前記ワークピースの近側面と共に第２の界面結合を形成する遠位面とを具える。例として、この接着層は接着性及び／又は結合性の不全の影響を受けやすいものであっても良い。
【０００７】
一の実施例では、接着不全が、前記圧電部材と前記接着層間での界面結合の不全、前記接着層と前記ワークピースの間での界面結合の不全、あるいはこの双方を具える。
【０００８】
一の実施例では、結合不全が前記接着層の破断を具える。
【０００９】
一の実施例では、前記接着層が一又はそれ以上の処理された構造上の瑕疵を具える。この設計された構造上の瑕疵は、例として、接着層の一又はそれ以上の面の一又はそれ以上の不連続性；接着層内部の一又はそれ以上の不連続性；あるいは一又はそれ以上の面の不連続性と接着層内の一又はそれ以上の不連続性の組み合わせである。
【００１０】
本発明の実施例では、接着層がガラス、セラミック、金属およびポリマからなる群から選択されたものであっても良い。
【００１１】
一の実施例では、圧電物質が破断性である。例えば、破断可能な圧電物質は、圧電物質の一又はそれ以上の面に一又はそれ以上の不連続性を含む一又はそれ以上の処理された構造的瑕疵を；圧電部材の構造内に一又はそれ以上の内部不連続性を具え、この不連続性は圧電部材の一の面で始まってその部材内で終わる、圧電部材の一の面で始まって、別の面で終わる、圧電部材の内部構造内で全体が始まって終わる、あるいはこれらの組み合わせ；または、圧電部材の一又はそれ以上の面における一又はそれ以上の不連続性と、圧電部材の内部構造内の一又はそれ以上の不連続性の組み合わせであってもよい。
【００１２】
本発明の実施例では、圧電部材が、圧電クリスタル、圧電セラミックおよび圧電ポリマでなる群から選択された圧電物質を具える。
【００１３】
一の実施例では、圧電部材の遠位端あるいは細長部材の遠位端が、第１のカップリング構造を具え、医療ワークピースの近位端が前記第１のカップリング構造に少なくとも部分的に相補性のある第２のカップリング構造を具え、第２のカップリング構造が第１のカップリング構造の相補的アラインメント内にあり、前記医療ワークピースが送出装置に直接的あるいは機能的に、切り離し可能に連結されている。前記第１及び第２のカップリング構造のいずれかが、選択された形状を有する突出面を具えていても良く、他方のカップリング構造がこの突出面に少なくとも部分的に相補であるキャビティ面を具えていても良い。この突出面は、シリンダ、円錐、あるいは先を切り取った円錐を具えており、キャビティ面は、シリンダ状、円錐状あるいは先を切り取った円錐状のボイドを規定している。代替的に、突出面が径を有する球を具え、キャビティがこの球の直径に相補である少なくとも一の断面の大きさを具えるようにしても良い。
【００１４】
一の実施例では、前記デバイスが更に、圧電部材の内側面によって規定されるルーメンであって、その軸が医療ワークピースに整列するように圧電素子内に配置されたルーメンと；近位端と遠位端を有するプランジャ部材であって、前記ルーメン内に摺動可能に配置されているプランジャ部材を具え、このプランジャの少なくとも一の断面大きさが、前記ルーメンの少なくとも一の断面大きさに相補であり、電気信号が圧電部材へ送られていないときに、プランジャが圧電部材に直接的あるいは機能的に、切り離し可能に接続されている。
【００１５】
一の実施例では、前記デバイスが更に細長部材の遠位部にキャビティを規定するキャビティ面と、当該キャビティ内に摺動可能に配置されているか、あるいは前記キャビティ面に連結されているアクチュエータ部を具え、前記細長部材の遠位端の少なくとも一部が第１のカップリング構造を具える。
【００１６】
一の実施例では、前記デバイスが更に、圧電部材の遠位部にキャビティを規定するキャビティ面を具え、前記圧電部材の遠位端の少なくとも一部が第１のカップリング構造を具える。
【００１７】
実施例の詳細な説明
ここで使用されているように、“医療ワークピース”なる用語は、患者の身体の部位にインプラントするための手段である医療デバイスをさすものであり、このデバイスをターゲット部位に送るためには、デバイスが送出装置に取り付けられ、正しい場所に置かれた時に切り離すことが必要である。医療ワークピースは、限定することなく、塞栓デバイス、ステント、および近接照射療法デバイスを含む。
【００１８】
ここで使用されているように、“圧電部材”なる用語は、圧電クリスタル、圧電セラミック、圧電ポリマ、あるいはこれらのコンポジットを意味する。
【００１９】
ここで使用されているように、“接着性不全”なる用語は、接着層と接着層が接合されている構造体間の界面接合の破壊を意味する。例えば、二つの構造が互いに“糊付け”されている場合、この“のり”が接着層を構成し、この接着層の一の面が構造体の一の面との接合を形成し、第２の面が他方の構造体の表面との接合を形成する。これらの接合のいずれか、あるいは双方の破断は、接着不全を構成する。
【００２０】
ここで使用されているように、“結合性不全”なる用語は、物質の元素を互いに保持している分子間の力の破壊を意味する。本発明における物質とは、接着相あるいは圧電部材が構築されている材料である。ここで使用されているように、結合性不全は、接着層あるいはその一部が溶剤に溶けた場合に生じるような物質の分子レベルへの完全な分解か、粒子レベルへの物質の部分的分解か、物質の破断を意味するものであっても良く、目下のところ後者が好適である。
【００２１】
ここに使用されているように、“破断”または“破断された”あるいは“破断可能な”の用語は、構造体の結合性不全を意味し、構造体が少なくとも二片に分けられ、一方が送出装置、他方が医療ワークピースに直接的あるいは間接的に取り付けられる。目下のところ、実際に構造が二つの片のみに分けられることが好ましい。一以上の片が生じる場合、その片が、現在のところ、例えば血流などの通常の生理学的プロセスでシステムから容易にパージされるような小さいサイズであることが好ましい。破断は、限定することなく、ガラス及びある種のポリマなどの構造体を構成している物質の自然な脆性から生じるか、あるいは、構造体にストレスがかかるときに破断が始まる処理された構造的瑕疵を含むことによって生じる。
【００２２】
ここに使用されているように、“突発的破断”なる用語は、構造体を少なくとも二つの片に分けた結果、結合性あるいは接着性のいずれか一方が送出装置を具え、他方が医療ワークピースを具える破断を意味する。
【００２３】
ここに使用されているように、“処理された構造的瑕疵”なる用語は、構造体にストレスがかかったときに、構造体に突発的な破断が始まる構造体中の非連続性を意味する。処理された構造的瑕疵の例は、限定するものではないが、構造体外表面の溝、ノッチ、刻み目、さもなければ個層内部構造体内のボイドまたはホール、構造体の外側表面に発して内部を貫通しているが構造体を完全に貫通しないホール、構造の一表面から発して、構造を貫通し、他方の端部へ貫通しているもの、その他を意味する。
【００２４】
ここに使用されているように、表面内あるいは内部構造内の“非連続性”なる用語は、構造体全体、あるいはその表面、あるいはその内部構造の破壊（disruption）を意味する。外部的には、この破裂は、一般的に、限定することなく、一又はそれ以上のスクラッチ、溝、ノッチ、孔、チャネル、エッチングしたパターンその他、あるいはこれらの組み合わせを意味し、内部破壊は、一般的に、表面から延在する孔である種のボイド、全体的な内部ボイド、あるいはこれらの組み合わせを意味する。
【００２５】
ここに使用されているように、“相補性”なる用語は、特定のアラインメントにした場合に、中に入るまたは非常に近接する一又はそれ以上の表面を有する二つの構造体を意味し、これらの表面が実際に接触した場合の摩擦力か、限定ではないが、スポット溶接または接着層を具える小さな領域などの界面接合を含むことのいずれかによって、二つの構造体を連結できるような物理的接触を意味する。一方の構造体は、“突出表面”として引用することができ、この構造体は、他方の構造に挿入することができる固体形状を意味する。ボイドは、ここでは“キャビティ面”と呼ばれており、この場合、この表面が“相補”であれば、少なくとも突出表面の一部がキャビティ表面の少なくとも一部に接触し、あるいは近接するように位置を合わせることができる。二つの表面がこのように接触あるいは近接している場合、これらが“相補的アラインメント”にあると言う。
【００２６】
ここに使用されているように、“実質的に完全に”なる用語は、ここでの実施例のチャンバの充填度を意味する場合、約９５％充填されていることを意味し、好ましくは９８％充填されており、最も好ましくは９９．５％充填されていることを意味する。
【００２７】
ここに使用されているように、“直接的にあるいは機能的に接続されている”なる用語は、デバイスの一の部材が別の部材の二つの方法のうちの一方において関連している状況を意味する。まず、一方の部材が他方の部材に直接物理的に接触することができる場合は、この部材は“直接的に接続されている”。代替的な別の構造は、限定することなく、圧電部材と、自体が医療ワークピースに接触している流体との間に配置されたアクチュエータなどの別の部材あるいはデバイスであっても良く、あるいは、限定することなく、スポット溶接や、部分的な接着層などのそのように配置されたデバイスの非部材部分であってもよい。この部材が機能的に接続されると、部材が直接的に接触している場合と同様に、本質的に同じ効果が一方の部材から他方の部材に転送される。すなわち、中間部材が所望の動作効果を得るための導管として作用する。
【００２８】
ここに使用されているように、“電気的に接続されている”との用語は、一の部材が別の部材に直接的または機能的に接触しており、一の部材に与えられた電気信号が電気的に接続されている部材に転送されることを意味する。
【００２９】
ルーメンの軸が医療ワークピースに整列すると記載されている場合、これは、ルーメンの中央線にひかれたラインが医療ワークピースの表面上のある位置に直交することを意味する。
【００３０】
“非圧縮性”流体は、本発明に使用できる外圧、すなわち１００気圧までの圧力がかかったとき体積に変化がない流体を意味する。本発明の目的において、限定することなく、水を含むほとんどの液体が、非圧縮性の流体を構成する。
【００３１】
ここで使用されているように、“塞栓デバイス”は、患者の身体にインプラントされたときに、デバイスの周辺の領域を徐々に塞ぐ血栓を形成する核として作用するデバイスを意味する。例えば、限定することのない塞栓デバイスの一例は、患者の血管内の動脈瘤に挿入されたときに、動脈瘤からの出血を防止するか、少なくとも破裂を改善するように動脈瘤を徐々に閉塞させるプラチナコイルである。
【００３２】
圧電気、あるいは同義語の圧電効果は、ピエールキュリーとジャックキュリーによって１８８０年に発見された。この効果は、いくつかの物質はその面に圧力がかかったときに、その物質の面に電圧が発現することによって証明されている。一方、圧電材料（ＰＥＭ）が電界にさらされると、それを歪ませる物理的なストレスがその材料に生じ、この現象は逆圧電効果として知られている。本発明のデバイスが利用するのはこの逆圧電効果である。
【００３３】
何百ものＰＥＭが現在知られている。これらのＰＥＭのうち、単位結晶構造が対称の中心を欠く結晶質である。このような物質は、限定するものではないが、トルマリン、ロッシェル塩、および水晶である。分極状態にある多結晶質も圧電効果を示し、圧電セラミックスと呼ばれている。圧電セラミックスの例は、限定するものではないが、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ３）と鉛ジルコニウムチタネート（ＰＺＴ、ＰｂＺｒＴｉＯ３）を含む。圧電クリスタルや圧電セラミックスに加えて、多数のポリマ材料が圧電効果を示すものとして知られている。これらのうちで最も注目に値するのは、１９６９年にKawaiによって発見されたポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）であり、これは今日でも最も強い圧電効果を示すポリマである。ポリ（ＰＶＤＦ−ｃｏ−トリフルオロエチレン(trifluoroethylene)）と、ポリ（ＰＶＤＦ−ｃｏ−テトラフルオロエチレン（tetrafluoroethylene））などのＰＶＤＦ共重合体も圧電性である。圧電効果を示すその他のポリマには、限定するものではないが、ポリパラキシレン、ポリ（ビスクロロメチルオキセタン(bischloromethyloxetane)）（ペントン：Penton）、芳香族ポリアミド、ポリスルフォン、ポリビニルフルオライド、合成ポリペプチドおよびシアノエチルセルロースが含まれる。
【００３４】
ＰＥＭｓは様々に用いられる。例えば、限定するものではないが、ＰＥＭｓは、フィルムコンデンサ、不揮発性強誘電性半導体メモリ、光波ガイド、光メモリおよびディスプレイ、ＳＡＷ（表面弾性波）装置、医療超音波アプリケーション、ガス点弧子、変位トランスデューサ、加速度計、トランス、インパクトプリンタヘッド、インクジェットプリンタヘッドに用いられている。本発明は、逆圧電効果を利用して、限定するものではないが、患者の身体内の特定のターゲット位置での塞栓および近接照射療法デバイスなどのインプラント可能な医療ワークピースを切り離す。
【００３５】
圧電部材に送られる電気信号はあらゆる波形を構成することができる。例えば、限定することなく、信号は、シングルＤＣパルス（図８Ｄ）、多重ＤＣパルス（図８Ｂ）、連続正弦波信号（図８Ａ）、または発振方形波（図８Ｃ）で構成することができる。圧電部材中で逆圧電効果を発するあらゆるタイプの信号を用いることができる。当業者にはここに例として挙げたもの以外の多くの信号型が、この開示に基づいて明らかであり、このような信号型のすべてが、本発明の範囲に入る。
【００３６】
図１は、本発明の切り離しデバイスを示す図である。医療ワークピース１０は、接着層２０によって医療ワークピース３０に接合されている。電極４０が圧電部材３０内に埋められている。電極４０は、限定するものではないが、導電ワイヤなどの導電体によって電気信号発生器に取り付けられている。電極は導電体と別の存在であってもよく、又は、例えば限定するものではないが、ワイヤである場合には、図１に示すように、単にそのワイヤの裸の端部であってもよい。さらに、本発明の特別な実施例が押し出しワイヤを具える場合は、ワイヤも一導電体として作動できる。接着層２０は、外側表面に処理された瑕疵６０を有する。この処理された瑕疵は、接着層２０の一表面内のノッチとして示されているが、上述した処理された構造的瑕疵のどれでも使用することもできる。さらに、“ノッチ”は、接着層２０の外側表面全周囲に延在しており、表面に溝を具えている。更に、圧電部材内に処理された瑕疵については、以下に述べるような内部処理された構造的瑕疵を接着層２０の中に組み入れることもできる。鍵となるのは、圧電部材３０が逆圧電効果を受けるように電気信号が電極に送られたときに、処理された構造的瑕疵あるいは複数の瑕疵（一またはそれ以上の瑕疵を層内に処理することができる）がワークピース１０が送出装置５０から完全に分離するように接着層の突発的破損が始まることである。突発的破損は、もともと脆性であるガラスや、デバイスの動作環境温度、すなわち、患者によって異なるがヒトの場合約９８．６°Fである身体温度よりガラス転移温度が高いポリマなどの物質内で最も容易に生じる。使用できる代表的なポリマには、限定することなく、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリスチレン、およびポリ（スチレン−ｃｏ−アクリロニトリル）が含まれる。
【００３７】
さらに、接着層は水溶性であるが、静的環境、すなわち、その物質でできた構造体が水あるいは血液中で静止しているときに、非常にゆっくりとしたレートで溶解する物質でできている。しかしながら、その構造体が、その面に接着層が連結されており圧電部材にパルス状電気信号が与えられた場合のように振動するように構成されている場合は、当該表面におけるその物質の溶解レートは何倍も高くなり、接着層の突発的破壊が非常に急速に、好ましくはおよそ数秒で生じる。この必須の特徴を有すると考えられる物質の例は、限定するものではないが、ポリ（エチレンオキサイド）、ポリ（プロピレンオキサイド）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルアルコール）、および共重合体、およびこれらの混合物である。
【００３８】
圧電部材３０は、送出装置５０に取り付けられている。送出装置５０は、当業者に知られているあらゆる装置を用いることができる。限定することなく、このような装置の例は、本発明のデバイスを遠位端に取り付けた押し出しワイヤをねじ入れることができるルーメン付カテーテルや、圧電部材を遠位端に直接あるいは間接的に取り付けたマイクロカテーテルなどである。本発明は、インプラント可能な医療ワークピースを患者の身体内のターゲット部位に案内するのに使用できるあらゆる送出装置と共に動作し、このような送出装置はすべて本発明の範囲にある。
【００３９】
図２は、本発明の別の実施例を示す図である。医療ワークピース１０は、圧電部材３０に接着層２０によって接合されており、圧電部材３０の反対側端部が送出装置５０に取り付けられている。電極４０は、圧電部材３０内に埋め込まれている。しかしながら、この実施例では、処理された構造上の瑕疵が接着層に含まれるのではなく、瑕疵３１（あるいは複数の瑕疵、一以上の瑕疵を圧電部材３０に組み込むことができるので）が圧電部材自体に処理されている。したがって、電気信号が電極４０に送られると、圧電部材３０が逆圧電効果を受け、処理された構造的瑕疵３１があるため、突発的破壊が生じる。上述したとおり、このことは、部材が少なくとも二つのピースに割れて、医療ワークピースが送出装置５０から完全に分離されることを意味する。もちろん、圧電部材３０は二つ以上のピースに割れてもよく、部材３０がどのように多数ピースに割れるかにかかわらず、結果的にワークピース１０が送出装置５０から完全に切り離されるものでなくてはならない。しかし、現在のところ、圧電部材３０が二つのピースに割れることが好ましい。図２に示すように、処理された構造的瑕疵３１は、部材３０の外側表面内の周囲をエッチングした溝である。処理された瑕疵３１は、部材３０の縦軸に実質的に垂直に示されているが、このようにする必要はない。これは、縦軸に平衡であってもよいし、縦軸に対して９０度以外の角度で設けられていてもよい。同様に、溝は、部材３０の外周全体に延びていても、いなくてもよい。当業者は、この開示に基づいて、過度の追加の実験を行うことなく、電極４０に電気信号を与えそれによって部材３０内に逆圧電効果が始まったときに部材３０の表面に突発的破壊を起こす、数え切れないほどのいろいろなタイプの処理された構造的瑕疵を設計することができる。これらのすべての設計事項は本発明の範囲内にある。
【００４０】
例えば、図３は本発明のデバイスに使用される別のタイプの処理された構造的瑕疵を示す図である。医療ワークピース１０は接着層２０を介して圧電部材に接合されている。圧電部材３０も送出装置５０に取り付けられている。電極４０は、圧電部材３０に埋め込まれている。ここでは、処理された構造的瑕疵を部材３０の外側表面に設けるのではなく、内部的な瑕疵であり、菱形形状のボイド３４、断面円形のボイド３２、および平行六面体形状のボイド３３を含む。電気信号が電極４０に送られると部材３０に突発的破壊が生じる、処理された構造的瑕疵の数、形状および位置は、この開示に基づいて当業者が容易に経験的に決定することができる。図３に示す瑕疵は、意図されたものではなく、どのような形においても本発明を限定するものと解釈すべきでない。例えば、限定することなく、一またはそれ以上の図３に示す内的瑕疵を、図２に示す一またはそれ以上の表面に設けた瑕疵と組合わせるようにしてもよい。さらに、表面で始まり部材３０の内部構造内へ貫通する瑕疵を、構造体を完全に貫通する瑕疵と同様に使用することができる。一般に、鋭いエッジと方向の変化を伴う瑕疵が、電気信号が与えられて逆圧電効果が始まったときの圧電物質の突発的破壊に最も有効であり、現在のところこのような瑕疵が好ましい。
【００４１】
図４は本発明のさらに別の実施例を示す図である。本実施例では、圧電部材３０が一表面に構造的特徴３５を有する。ここで、構造的特徴３５は、頂部を切った円錐状の凹部として示されている。医療ワークピース１０はその一表面に相補の特徴１１を有する。特徴１１と３５は、相補的に並置されたときに、これらの特徴の表面間の摩擦力か、あるいは、所望であれば、例えば限定するものではないが、この相補的表面間に半田付スポットあるいはその他の接着材料などによる小さな界面接合領域を含めることによって、互いに接合される。相補性は、圧電部材３０が逆圧電効果を受けていないときのこの特徴の構造を意味し、電気信号が電極４０に送られて、部材３０が逆圧電効果を受けると、この逆圧電効果によって生じる部材３０の歪みがこの特徴の相補性を崩して、ワークピース１０を部材３０から分離する。相補的特徴１１と３５は、図４では頂部をカットした円錐形凹部と凸部で示されているが、このテーマにはほとんど無制限の変形例が可能であると考えられる。唯一の制限は、相補的形状によって静的状態の下ではワークピース１０が圧電部材３０に連結され続けているが、圧電部材３０に逆圧電効果が起こったときに分離することである。もちろん、形状の位置は逆であってもよい。すなわち、圧電素子にあるキャビティと医療ワークピースの凸部でなく、凸部が圧電素子の特徴であり、キャビティが医療ワークピースの特徴であってもよい。上述の実施例におけるこれらの変形例およびその他の変形例は、ここでの記載に基づいて当業者には明らかである。これらの変形例はすべて本発明の範囲内にある。
【００４２】
例えば、図５は本発明に使用できる相補的特徴の異なるアプローチを示す図である。ここでは、圧電部材３０の凹部の全表面が医療ワークピース１０の凸部の表面によって相補になっているといった完全な相補性ではなく、この表面のある組み込み部のみが相補的である。すなわち、圧電部材３０の凹部は矩形の平行六面体３６である。一方、ワークピース１０の凸部は球形である。相補性は、球１２の直径と、平行六面体３６の少なくとも一辺の長さに見出される。球１２が平行六面体３６に挿入されると、その円周領域が凹部３６の表面に接触するか、あるいはほぼ接触し、上述したように、摩擦力や、限定するものではないが半田付ポイント、スポット接着、その他の界面接合によって、球が凹部に保持される。電気信号が電極４０に送られると、圧電部材３０が逆圧電効果を受けて歪み、球１２と医療ワークピース１０を切り離す。上述したとおり、球構造が圧電部材３０の特徴であって、矩形平行六面体が医療ワークピース１０の特徴であってもよい。
【００４３】
図６は、圧電部材を医療ワークピースから切り離す別のアプローチを示す図である。図６Ａでは、医療ワークピース１０は、圧電部材３０内のキャビティ６１０に相補である凸特徴６００を有する。圧電部材３０は、送出装置５０の近位端に機能的連結されているプランジャ部材６２０を有する。オペレータによって活性化されると、プランジャ部材６２０が遠位側に移動して、医療ワークピース１０を装置から押し離す（図６Ｂ）。プランジャ部材６２０が移動できる距離は、図に示すようにプランジャ部材が最も遠位の突出箇所において圧電部材３０の端部を越えて突出さないように設定することが望ましい。
【００４４】
図７は、圧電部材が医療ワークピースから分離される更なる手段を示す図である。図７Ａにおいて、医療ワークピース１０に、凸特徴７００と７２０が示されており、上述したとおり、これらは電気信号がない状態で圧電部材３０に医療ワークピース１０を連結するものであればどのような形状でもよい。圧電部材３０は医療ワークピース１０を正しい位置に保持する少なくとも部分的に相補である特徴と、非圧縮流体で満たされたキャビティ７１０を具えている。凸特徴７１０または７２０は、必須ではないが、キャビティ７１０を具える液密コンパートメントを作るように圧電部材３０の相補的特徴と十分に緊密に接触していてもよい。すなわち、凸特徴７１０または７２０と圧電部材３０の相補的特徴との間のフィットが文字通り液密でない場合でも、圧電部材に電気信号が与えられる前は、流体がまったくシステムに漏れないあるいは最小限の流体しか漏れず、この信号が与えられると、相補特徴の周囲の液体の漏れによって放散させるのに十分な圧力が非常に急速に流体にかかるような粘度の流体を用いることができる。したがって、電気信号が圧電部材３０に与えられると、キャビティ７１０の体積が減少して非圧縮流体によって医療ワークピース１０に圧力がかかり、ワークピースを圧電部材３０から押し出す。
【００４５】
図７Ｃは、医療ワークピースが圧電部材を使用して送出装置から分離される別の手段を示す。図７Ｃでは、圧電部材３０が、アクチュエータ７３０に接触しており、凸部７００を有する医療ワークピース１０とともにキャビティ７１０を形成している。上述したとおり、キャビティは、必要ではないが、液密であってもよい。この場合、電気信号が圧電部材３０に与えられると、アクチュエータ７３０に圧力がかかり、アクチュエータをキャビティ７１０内に変形させる。すなわち、キャビティ７１０内の非圧縮流体が医療ワークピースに圧力をかけ、これによって、医療ワークピースを送出装置から切り離す。
【００４６】
本発明のデバイスの上述した例の各々では、医療ワークピースは接着層、あるいは圧電部材に直接的に取り付けられている。しかしながら、医療ワークピースを配設したり切り離したりする間に送出装置の制御されない動きを少なくする、あるいは軽減するように設計されたフレキシブルな接続をデバイスに組み込むことも可能であり、これも本発明の一実施例である。例えば、限定することなく、このようなデバイスは送出装置５０内あるいは図５におけるポイント１３に含めることができる。
【００４７】
本発明は、説明の目的で特定の実施例を参照して説明したが、これらの実施例は本発明の範囲をどのようにも限定するように意図されたものではない。ここに述べた実施例のさまざまな代替、変更、変形は、当業者には明らかである、これらの代替、変更、変形のいずれかおよびすべてが、請求項に記載されているとおり、本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
図面は、読者が本発明を理解するのを助ける目的でのみ提供されている。どのような意味においても、本発明の範囲を限定する意図はなく、そのように解釈すべきでない。例えば、図面とその考察において、電極が示されており、圧電部材に埋設されていると述べられているが、電極を圧電部材に単に取り付けることは完全に可能であり、本発明の範囲内にある。また、オス／メスの相補的構造が、圧電部材の一部をなすオス構造と、医療ワークピースの一部をなすメス構造として示されているが、この関係を逆にして、オス構造が医療ワークピースにあり、メス構造が圧電部材の一部をなすようにすることができる。その他のこのような変形例が当業者には明らかであり、これらのすべての変形例は本発明の範囲内にある。
【図１】図１は、本発明の一実施例を示す図である。ここでは、医療ワークピースに接着層で接合した圧電部材が示されており、瑕疵が意図的にその表面内に処理されている。圧電部材に埋め込まれている電極に電気信号が送られると、この瑕疵が接着層の突発的破断の開始部位として働く。
【図２】図２は、本発明の別の実施例を示す図である。ここでは、圧電部材自身がその表面に処理された瑕疵を具える圧電部材を示す。圧電部材に突発的破断を開始させる電気信号が圧電部材内（あるいは上）の電極に送られ、一方の片が送出装置から取り外した医療ワークピースを具える２つの片に破断することが好ましい。
【図３】図３は、本発明の更に別の実施例を示す図である。ここでは、内部に様々に構造的瑕疵が処理されている圧電部材を示す。この瑕疵の形状と配置は、圧電部材の突発的破断が部材内に埋め込まれている電極に電気信号が送られたときに生じるようになっている。図におけるこの瑕疵の配置、サイズ、形状および配設は、図に示すためだけのものであり、瑕疵の特定のサイズ、形状、あるいは位置を述べるあるいは提言する意図はなく、またそのように解釈されるべきではない。正しい瑕疵の設計と配置は、圧電部材自体の特性、すなわち、圧電部材が作られている材料、大きさ、与えられる信号のレベルなどによって決まる。これらの基準の決定は、本開示に基づいて当業者には明らかであり、このような全ての瑕疵が本発明の範囲内にある。
【図４】図４は、本発明の更に別の実施例を示す図である。ここでは、この場合は、先をカットした円錐形キャビティである圧電部材が一方の端部に特別な形成を有しており、医療ワークピースが、一方の端部に相補的形状である先をカットした円錐形を有する。整列させると、この相補的形状が互いに接合する。このような接合は、限定することなく、相補的表面の接触によって発生する摩擦力の結果であるか、“スポット溶接”、すなわち、圧電部材と医療ワークピースの相補的表面の一又はそれ以上の小さい領域の物理的−化学的結合の結果であっても良い。圧電部材の電極に電気信号が送られて、変形させ、摩擦グリップと、物理化学結合その他を引き離して、医療ワークピースから離し、ワークピースを送出装置から分離する。
【図５】図５は、本発明の更なる実施例を示す図である。ここでは、図４に示すデバイスのテーマの変形例を示す。図４では、圧電部材の形状と医療ワークピースの形状が本質的に完全に相補である、すなわち、この形状の全表面が相補であるが、図５のデバイスでは、断面が矩形のキャビティを有する圧電部材と、球形の突出部を有する医療ワークピースが示されている。このボールの直径は、矩形の少なくとも一辺の長さに対して相補であり、ボールがキャビティに挿入されると、摩擦力、スポット溶接、若干の接着剤などによって接合される。圧電部材の電極に送られた電気信号が、これを変形させ、ボールと医療ワークピースを切り離す。
【図６】図６は、本発明の更なる実施例を示す図であり、プランジャ部材を具える圧電部材から医療ワークピースを分離する手段を示す。プランジャ部材は、プランジャが切り離されるときに逆圧電効果が圧電部材に生じるまで圧電部材内に抑えられており、医療ワークピース上の突出部に衝撃を与えて装置からそれを押し出す。
【図７】図７は、本発明の更に別の実施例を示す図である。図７Ａでは、非圧縮流体で満たされたキャビティを具える圧電部材が示されている。逆圧電効果が与えられると、圧電部材が接触して、これによって非圧縮流体が医療ワークピース上の突出部に圧力をかけ、その結果、送出装置（図７Ｂ）からの放出／解除が生じる。図７Ｃは、本発明の別の実施例を示す図である。ここでは、圧電部材自体は、流体が存在するチャンバを具えておらず、むしろ、圧電プリントヘッドのようなものがアクチュエータに圧力をかけている。この圧力がプリントヘッドを変形させ、流体に圧力を与える、すなわち医療ワークピースに圧力をかけて、排出を行う。
【図８】図８は、本発明のデバイスの圧電部材における逆圧電効果を発生させるのに使用することができる電気信号の例示的な波形をいくつか示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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