(57)【要約】  本発明は、医療技術の分野に存在し、骨組織を切断するための装置に関する。本発明は、特に、超音波手術器具と共に使用するのに適したソノトロードに関連する。本発明はさらに、そのようなソノトロードを含む、骨を切断するための超音波手術器具、および本発明のソノトロードを製造するための方法を参照する。
2022500192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド（４）および遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロード（１）であって、前記遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するための長方形のブレード（５）として装備され、ソノトロード（１）は、少なくとも１つの構造要素を含み、前記要素は、支持構造（３２）、両側の横方向のくぼみ（７）、前記ブレードの遠位端のスリット（９）を伴う前記ブレード（５）の増加する幅、または少なくとも１つの横方向リブを含む群から選択される、ソノトロード（１）。
【請求項２】
前記ソノトロード（１）が、前記ブレード（６）の近位端に取り付けられた支持構造（３２）を備える、請求項１に記載のソノトロード（１）。
【請求項３】
前記支持構造（３２）がリングの形状を有する、請求項２に記載のソノトロード。
【請求項４】
前記支持構造（３２）がクロスビーム（３４、３５）をさらに含む、請求項３に記載のソノトロード。
【請求項５】
前記支持構造（３２）が弧（３６）の形状を有する、請求項２に記載のソノトロード。
【請求項６】
前記弧の頂点が前記ブレード（６）の前記遠位端を指す、請求項５に記載のソノトロード。
【請求項７】
前記ソノトロード（１）が各側に横方向のくぼみ（７）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項８】
前記横方向のくぼみ（７）が同じ深さを有し、前記ブレード（５）内に対称に配置されている、請求項７に記載のソノトロード（１）。
【請求項９】
前記横方向のくぼみ（７）が各々０．７ｍｍ〜１．２ｍｍの深さを有する、請求項７または８に記載のソノトロード（１）。
【請求項１０】
前記ソノトロード（１）の前記ブレード（５）は、前記くぼみ（７）の領域から前記ブレードのエッジまで延在するチャネル（８）を有する、請求項７〜９のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項１１】
前記横方向のくぼみ（７）が少なくとも２つの異なるレベルを有する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項１２】
前記ブレード（５）の幅は、前記遠位端に向かって増加し、前記ブレードは、前記遠位端にスリット（９）を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項１３】
前記スリット（９）がＶ字形、Ｕ字形、またはＹ字形を有する、請求項１２に記載のソノトロード（１）。
【請求項１４】
前記スリット（９）は、前記ブレードのエッジの最遠位点から前記ソノトロード（１）の前記ヘッド（５）に向かって延在する、請求項１２または１３に記載のソノトロード（１）。
【請求項１５】
前記ソノトロード（１）が少なくとも１つのリブ（１１）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項１６】
前記ソノトロード（１）が各側に少なくとも１つの横方向リブ（１１）を有する、請求項１５に記載のソノトロード（１）。
【請求項１７】
前記ソノトロード（１）が各側に少なくとも２つの横方向リブ（１１）を有する、請求項１５または１６に記載のソノトロード（１）。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのリブ（１１）が前記ソノトロード（１）の中心軸に沿って延在する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのリブ（１１）が、前記ソノトロード（１）の前記ヘッド（４）および前記遠位端部品に沿って延在する、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのリブ（１１）が、前記ソノトロード（１）の遠位端部品に沿ってのみ延在する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのリブ（１１）が平坦化された遠位端を有する、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのリブ（１１）の前記遠位端は、ブレード長さの中央３分の１にある、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２３】
前記ブレード（５）が曲げられている、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２４】
前記曲がったブレード（５）が弧の形態の断面を有する、請求項２３に記載のソノトロード（１）。
【請求項２５】
前記ブレード（５）は、刃先（６）として鋭利な遠位エッジを有する、請求項１２３または２４に記載のソノトロード。
【請求項２６】
前記ヘッド（４）が平坦化された遠位端（１２）を有する、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２７】
前記ソノトロード（１）の表面または前記ブレード（５）の表面が凸状微細構造を有する、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２８】
前記ソノトロード（１）の表面または前記ブレード（５）の表面が５〜１５μｍの粗さ平均Ｒａを有する、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項２９】
前記ソノトロード（１）または少なくとも前記ソノトロードの前記ブレード（５）は、直接金属レーザ焼結などの積層造形法を使用して製造される、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項３０】
前記ソノトロード（１）の前記ブレード（５）が１５〜４０ｍｍの長さ、０．３〜０．６ｍｍの厚さおよび３〜７．５ｍｍの幅を有する、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項３１】
共振周波数が２７０００〜２７５００Ｈｚである、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項３２】
前記ソノトロード（１）の前記ブレード（５）が弧状の遠位端部分を有する、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のソノトロード（１）。
【請求項３３】
超音波トランスデューサ（３）を含むハンドピースと、
前記トランスデューサ（３）に機械的に結合されている、請求項１〜３２のいずれか一項に規定されるソノトロード（１）と
を備える、骨を切断するための超音波手術器具。
【請求項３４】
前記ソノトロード（１）が積層造形法を使用して製造される、請求項１〜３２のいずれか一項に規定されるソノトロード（１）を製造する方法。
【請求項３５】
前記ソノトロードが直立するように製造される、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、医療技術の分野に存在し、骨組織を切断するための装置に関する。これは、特に、超音波手術器具と共に使用するのに適したソノトロードに関連する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
骨組織を切断するための切断装置の中で、超音波器具は特に効率的である。これらの器具は、プロセスのために骨組織に押し付けられ、超音波振動するように設定される切断ヘッドを備える。これらの器具による切断プロセスは、基本的に骨組織の局所的な粉砕に基づいている。破片を切断場所から外方に運び去ること、および、冷却が大きな問題である。
【０００３】
例えば骨切り術プロセスにおいて骨組織を切断するための切断装置は、一方では、非常に緻密で強固な皮質骨組織を（アクセス状況が異なるため）種々の角度において切断するために装備する必要がある。他方、切断装置は、例えば海綿骨組織まで深く切断することが可能である必要がある。
【０００４】
従来技術の器具は、クランク切断装置を備えた器具を含む。上記器具を使用する利点は、横方向の高振幅である。上記器具の主な欠点は、それらの高い圧力感度であり、そのようなクランク切断装置は、作業（順）方向における剛性が十分でない。
【０００５】
国際公開第２０１３／０５７１７９号は、手術器具のためのソノトロードを開示している。ソノトロードヘッドは、長手方向に延在する切断装置として備える機能する。ソノトロードヘッドは、ソノトロードヘッドを通って横方向に延在する複数の穿孔を有する。穿孔は縦長の形状で、長手方向に対して３０°〜８０°の角度にあり、これにより、ソノトロードヘッドは弾性を獲得し、超音波振動を受けると、ソノトロードヘッドによって定義される平面内でピッチング運動を行う。それにもかかわらず、国際公開第２０１３／０５７１７９号によれば、押圧力を加えるのに十分な剛性が保持される。ソノトロードヘッドの切断表面は、溶解した骨材料の除去を助けるくぼみをさらに含む。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１５／０００５７７１号は、平面ブレード本体を有するソノトロードを記載しており、ブレード本体は、２つの横面および浅い陥凹部を有する。これらのソノトロードは、陥凹部と連通する出口を有するシャンクを有し、それによって陥凹部への液体の流れが可能になる。ブレードはさらに、ブレード本体の横面の間に延在し、陥凹部からブレードの反対側へと液体が流れることを可能にする貫通全体を有する。米国特許出願公開第２０１２００４７２９号は、ブレードを通って延在する開口部の周りのリムによって構築された刃先を有する長手方向のブレードを備えた切断器具を記載している。切断は、振動ではなく回転によって行われる。
【０００７】
超音波手術器具ＢｏｎｅＳｃａｐｅｌ（登録商標）は、ブレードの円周方向に平らな先端または遠位端を備えた、厚さが１ｍｍを超えるかなり厚いソノトロードを備えている。したがって、それは骨を切断するために鋭利なエッジを備えたダニソノトロードを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明の概要
本発明の目的は、機械的振動を使用して骨を切断するのに適した超音波手術器具のための改善されたソノトロード、ならびに、改善されたソノトロードを備える、骨を切断するための超音波手術器具、および、これらのソノトロードを製造するための方法を提供することである。改善されたソノトロードによって達成される１つの目標は、皮質骨のより良好な切断性能である。皮質骨は緻密で小さい。それにより、骨の切断中に発生する熱の低減が想定される。さらに、骨切り術などのより深い骨切断を可能にするために、ソノトロードの切断表面を長くすることができることが好ましいであろう。長いソノトロードの問題の１つは、回避する必要がある、面外振動などの曲げ運動である。同時に、ソノトロードのより厚いブレードは避ける必要がある。したがって、ブレードは刃先としての鋭利な遠位端を必要としない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するための長方形のブレードとして装備され、ソノトロードは、少なくとも１つの構造要素を含み、上記要素は、支持構造、両側の横方向のくぼみ、ブレードの遠位端のスリットを伴うブレードの幅の増加、または少なくとも１つの横方向リブを含む群から選択される。
【００１０】
本発明の第１の態様は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードに関するものであり、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、両側に横方向のくぼみを有する。ブレードは主に長方形であり得る。それにもかかわらず、ブレードの遠位端は弧状であってもよい、またはブレードは丸い端部を有してもよい。
【００１１】
本明細書において使用される「近位」という用語は、超音波手術器具のハウジングへの取り付け点、または器具の使用者に最も近いことを指す。本明細書において使用される「遠位」という用語は、超音波手術器具のハウジングへの取り付け点、または器具の使用者から外方に配置されていることを指す。したがって、遠位端および近位端は対向する端部である。
【００１２】
上記実施形態の代替的な定式化は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードに関するものであり、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、厚さが減少した中央領域を有する。くぼみまたは厚さが減少した中央領域は、長方形であってもよい。厚みが減少したくぼみまたは中央領域は、丸いコーナまたは半円形の遠位および／もしくは近位端を有することが好ましい。厚みが減少したくぼみまたは中央領域は、ブレードの表面の５０〜９０％を占めてもよい。したがって、本発明のソノトロードは、くぼみまたは厚さが減少した中央領域を取り囲むリムを有するブレードを備えることができる。上記リムの幅は、０．３〜１．５ｍｍであってもよい。リムは均一であってもよい。言い換えれば、リムの寸法は、くぼみの周りで一貫していてもよい。別の実施形態では、リムは、くぼみの遠位端よりも近位端の方が厚い。くぼみは、ソノトロードのヘッドを指すＶ字型の近位部分を有することができる。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、両側に横方向のくぼみを有し、横方向のくぼみは２つの異なるレベルを有する。言い換えれば、くぼみは、深さが異なる少なくとも２つの領域を含む。くぼみは、近位領域および遠位領域を有することができ、近位領域は、遠位領域と比較して深さが減少している。遠位領域は、ソノトロードのヘッドを指すその近位端にピークを有するように形成することができる。
【００１４】
ブレードは、第１のエッジが刃先であり、第２のエッジが第１のエッジの反対側のエッジである実質的に長方形の形状を有することができる。くぼみが配置されている中央領域が、上記ブレードの平坦な表面と平面的に位置整合している。したがって、刃先が鋭利にならないことが好ましい。これは、ブレードの遠位端が平坦化されていないことが好ましいことを意味する。くぼみの周りのブレードまたはリムは、一定または不変の厚さを有してもよい。
【００１５】
本発明の第１の態様の一実施形態は、横方向のくぼみが同じ深さを有し、かつブレード内に対称に配置されているソノトロードを参照する。ソノトロードのブレードおよびソノトロードは対称に構築されることが好ましい。ブレードは、最も好ましくは、その長手方向の中央軸に対して対称である。この軸は、ヘッドの近位端からブレードの遠位端まで延在する。
【００１６】
本発明の第１の態様の別の実施形態は、横方向のくぼみが各々０．２〜０．５ｍｍ、好ましくは約０．１ｍｍの深さを有するソノトロードを参照する。これは、ブレードが、厚さが減少している中央領域を有することを意味する。厚さは、好ましくは約０．５〜１．０ｍｍ減少し、より好ましくは厚さは約０．２ｍｍ減少している。本発明の第１の態様の別の実施形態は、ソノトロードを参照し、ソノトロードのブレードは、くぼみまたは厚さが減少した中央領域を取り囲むリムを有し、そのリムに平行に延在する溝をさらに有する。言い換えれば、ソノトロードブレードのくぼみまたは厚さが減少した中央領域は、リムおよびそのリムの内側の溝によって接合されている。溝は、リムおよびくぼみのレベルよりも低いレベルを規定する。くぼみに鋭利なエッジがなく、リムからくぼみまたは溝への遷移が滑らかであることが好ましい。したがって、リムと溝の表面またはそれぞれのくぼみとの間の遷移部は、連続的であるか、または湾曲の形であることが好ましい。遷移部が湾曲している場合、規定されているが安定した刃先を作成することが可能である。湾曲の形は、文字Ｓのような形状を有することができ、すなわちＳ字状にすることができる。
【００１７】
さらに、第１の態様によるソノトロードの厚みが減少した領域は、隆起構造を有することができる。この構造は、互いに平行に、および好ましくはソノトロードブレードの長手方向軸に平行に延在するリブを含むことができる。リブは、グリッドまたは規則的なメッシュを形成するように配置構成することもできる。隆起構造の断面、特に少なくとも１つのリブの断面は、構造（またはリブ）がくぼみを取り囲むブレードのリムより上に突出しないように選択されることが好ましい。リブはブレードおよび／またはソノトロードの剛性を増大させる。それにもかかわらず、摩擦は低下し、冷却能力は依然として改善される。リブの代わりに、隆起構造はまた、立方体、直方体、角錐台、円柱（直円柱、斜円柱）、またはｎが３〜１６のｎ角柱によって形成されてもよい。
【００１８】
ソノトロードのねじれを低減するために、リブの形の隆起構造は、ブレードの長手方向軸に対して斜めにすることができる。リブは、ソノトロードまたはブレードの長手方向軸と３０〜６０°の角度を形成することが好ましい。斜めになっているこれらのリブは交差してもよい、したがってグリッドを形成する。リブ間の距離は、０．２〜０．７ｍｍの間であってもよい。隆起構造間の距離はまた、立方体、直方体、角錐台、円柱（直円柱、斜円柱）、またはｎが３〜１６のｎ角柱によって形成されてもよく、０．２〜１．０ｍｍであってもよい。隆起構造物の高さは、好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。
【００１９】
本発明の第１の態様の別の実施形態は、ソノトロードを参照し、ソノトロードのブレードは、くぼみの領域からブレードのエッジまで延在するチャネルを有する。言い換えれば、厚みが減少した領域からブレードのエッジまで延在するチャネルまたは溝がある。チャネルまたは溝は、くぼみと同じ深さを有することができる。チャネルまたは溝がブレードの各横面に存在することが好ましい。チャネルは、各側の対応する位置にあってもよく、またはずれていてもよい。チャネルまたは溝は、ブレードの表面に向かって開いていることが好ましい。したがって、それらは半円形またはエッジのある形状を有することができる。チャネルまたは溝は、刃先に向かってのみ配置することができる。それらはまた、遠位端に向かって延在してもよい。チャネルおよび溝が、くぼみまたは厚みが減少した領域の周りに対称に配置される実施形態もあり得る。ブレードの横面ごとに５〜１０個のチャネルまたは溝が存在してもよい。
【００２０】
ブレードの大きい領域において厚みが減少しているにもかかわらず、ソノトロードは、ソノトロードを破壊することなく皮質骨も切断するのに十分安定している。さらに、ソノトロードの性能は、側方の曲げまたはねじれモードによって低下しない。
【００２１】
ブレード内にくぼみを有するソノトロードは、従来技術によるソノトロードと比較して、以下の利点を有することが観察され得る。骨の切断中に発生する熱が明らかに減少する。これは、ブレードの平らな側面と骨の間の摩擦が減少し、したがってエネルギーの影響が最小限に抑えられるために発生し得る。別のメカニズムは、骨の切断中に一般的に使用される冷却液が、ブレードの表面に一定の薄膜を構築し得ることであり得る。さらに、ブレードの側面のくぼみ、特にチャネルまたは溝が、骨の切断部から骨片を運び出すのを助ける。温度上昇がより少ないという利点は、効率的な冷却が大きな問題となる深い切断に特に役立つ。さらに、特に外科医が刃先を軸内で完全に案内しない場合、摩擦の減少に伴って、電力損失が少なくなる。さらに、全層の領域が減少するため、ソノトロードブレードが、傾きまたは詰まりのために、骨内で行き詰まるリスクが減少する。
【００２２】
本発明によるソノトロードは、冷却システムを備えることができる。冷却システムは、好ましくは対称に配置された、ソノトロードの各側の少なくとも１つの出口ポートを有することができる。出口ポートは、ソノトロードのヘッドに、特にヘッドの平坦化領域内に配置することができる。出口ポートは、ソノトロード（Ａ−Ａ）の中心長手方向軸が出口ポートを通じて延在するように配置することができる。冷却システムはさらに、液体供給のための少なくとも１つの中央チャネルを有するように設計することができる。この中央チャネルは、中心軸に沿って、ソノトロードのハウジングまたはハンドピースを通じてソノトロードのヘッドまで、またはソノトロードのヘッド内へと延在することができる。ソノトロードのヘッド内で、中央チャネルは出口ポートによって終端する２つの供給チャネルに分割することができる。供給チャネルは、対称に、かつ、各供給チャネルの少なくとも遠位端がソノトロードブレードの長手方向軸と鋭利な足首を形成するように配置することができる。冷却システムはまた、ソノトロードのヘッドまたはハウジングの遠位端内に空洞を備えることができる。この空洞は、冷却液のリザーバとして機能することができる。遠位端において、リザーバは２つの放出開口部を有することができる。これらの放出開口部は、供給チャネルに接続することができる。液体は、これらの供給チャネルを通って出口ポートまで流れることができる。したがって、供給チャネルは、好ましくは、傾斜または勾配を有する（中央チャネルまたはソノトロードの長手方向軸と比較して）。
【００２３】
周囲の組織への熱損傷を回避するために、骨から切除された破片が迅速に手術野から除去されることが望ましい。破片が手術野に留まるとすると、それらは一種の蓄熱器として機能し、周囲の組織への熱の影響を増大させる。破片または骨片の除去は、上記のようなくぼみおよび／またはチャネルによって支援することができる。本発明者らは、破片または骨片の除去が、代替的にうなずき運動を行うソノトロードによって促進され得ることを観察することができた。このとき、ソノトロードは、破片を取り除くシャベルのように作用する。したがって、本発明の第２の態様は、振動の支配的なｘ振幅に、有意なｚ振幅を追加する設計を有するソノトロードを参照する。これはさらに、押す動きだけでなく、切断動作によっても骨が切断されるようにする。これにより、切断性能がさらに向上し、皮質骨の切断が改善される。
【００２４】
摩擦が最小限に抑えられることに起因し、切断方向の制御が改善されることによって（切開部において詰まる傾向を最小限に抑える）、約±１ｋＨｚの励起周波数の範囲外の切断ソノトロードの曲げまたはねじれの振動モードが、最適化された薄く正確な切断を得るためには、固有周波数（基本周波数および強い高調波周波数）をシフトするだけで十分であることが観察され得る。
【００２５】
ブレードの遠位端にスリットがあり、結果として２つのプロングが互いに振動するソノトロードが、所望の周波数シフトをもたらすことが示されている。本発明の一実施形態は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードの幅はその遠位端に向かって増大し、ブレードは、その遠位端にスリットを有する。
【００２６】
それにより、ブレードの弧状の遠位端のために、幅が連続的に増加し、減少することが好ましい。幅の増加は、ブレードの遠位半分またはブレードの遠位３分の２でのみ発生し得るが、ソノトロードのヘッドから直接開始するべきではない。スリットは、ブレードの平らな面によって規定される平面に垂直に延在する必要がある。スリットは、ブレードの最遠位点から開始することができる。それにより、スリットは本質的に中央軸に沿って延在することができる。したがって、本発明の第２の態様は、好ましくはソノトロードを参照し、スリットは、ブレードエッジの最遠位点からソノトロードのヘッドに向かって延在する。スリットの長さは２〜８ｍｍであってもよい。幅は０．２ｍｍ〜１ｍｍであってもよい。幅は、スリットの遠位端およびまたブレードに向かって増加することが好ましい。増加は、連続的であってもよく、または、スリットの進路内のある点において突然始まってもよい。本発明によるソノトロードは、Ｖ字型、Ｕ字型、またはＹ字型のスリットを有することが好ましい。
【００２７】
プレートの遠位端にスリットがあるソノトロードの設計により、長手方向（ｘ）振動に加えて、ｙ振動を示さずに、ｚ振動（上下の動き）が可能になる。したがって、曲げ共振は長手方向の共振から遠く離れている必要がある。
【００２８】
本発明の第２の態様によるソノトロードを使用するときに破壊された骨材料は、ソノトロードが振動している間にソノトロードによって本質的に実行されるうなずき運動の結果として、作業領域から除去することができる。したがって、ソノトロードが骨材料により深く貫入することが妨げられない。これは、緻密骨を切断するのに特に有用である。
【００２９】
皮質などの非常に緻密で硬い骨を切断するために、ソノトロードのブレードがピークを含むことが有用であり得る。そのようなピークは、本発明によるソノトロードの貫通能力を増強することができる。ピークは好ましくは、骨に貫入する最初の構造となるように配置されることが好ましい。この位置は、好ましくはブレードの遠位端であり、ソノトロードの遠位端部品の設計およびソノトロードが骨の表面に衝突するときの角度に応じて変化してもよい。
【００３０】
したがって、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、その遠位端にピークを含む。それにより、ピークは、ブレードの遠位端に位置する刃先のコーナにあり得る。このようなピークは、コーナの半径が０．５ｍｍ未満である場合に形成され得る。それにもかかわらず、好ましくは０．１ｍｍを超える半径が存在し、したがって、丸いコーナが存在することが好ましい。これにより、周囲の軟組織への危害のリスクが軽減される。このようなピークは、ブレードの遠位端が鳩尾形の形状をしているときにも形成される。したがって、ブレードの遠位側は凹状の形状を有する（内向きに中空になっている）ことができる。この凹状の形状は、半円形またはほぼ半円形であってもよいが、放物線状またはＶ字型などの先細りであってもよい。
【００３１】
代替的に、遠位端のピークは、ソノトロードの中心長手方向軸上に位置する。したがって、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、その遠位端にピークを含み、結果、遠位端は矢じりの形態を有する。
【００３２】
本発明のソノトロードは、くびれのあるブレードを有してもよい。したがって、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、その遠位端にピークを含み、くびれがある。別の実施形態では、ソノトロードブレードは、刃先（複数可）などの側縁にある棘部（後方に延在するハープ突起）を有することができる。これらの棘部は、エッジの全長に含まれるのではなく、最も遠位３分の１または４分の１など、遠位部分にのみ配置されることが好ましい。棘部は、任意選択的にその遠位端にピークを含む利用されないブレードに配置することができる。本発明はまた、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードをも参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、くびれがあり、その遠位端にあるピークおよび側方の刃先にある棘部を備える。くびれと組み合わさって、棘部は、ソノトロードが骨（または皮質）に飛び込むことによって骨または皮質を切り開き、戻り運動において材料を除去することを可能にし、結果、ピークを使用した前進運動と棘部を使用した後方運動の両方において骨の切除が可能である。くびれは、平面内でブレードを傾け、したがって後退時に皮質の下でより深くグリップするとともに、エッジの摩擦を最小限に抑え、したがって挟み込みに反作用することを可能にする。
【００３３】
遠位端が、最遠位点にピークを有する凸状の形態を有することも可能である。したがって、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、その遠位端に、槍の穂先または矢じりのように形成されているピークを含む。代替的に、ピークは、第２の態様に従って設計されたソノトロードのスリットの遠位端（スリットとブレードの周との間の遷移部）に位置してもよい。スリットの遠位端に位置するピークは、おそらく鋭利な先端またはスパイクの形で、ブレードの遠位に突出するように形成され得る。
【００３４】
骨に深く切り込むには、ソノトロードをより長くする必要がある。しかし、長くするほど、ねじれ運動のリスクが高くなる。本発明者らは、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードであって、遠位端部品が機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ソノトロードが強化リブなどの少なくとも１つのリブを有する、ソノトロードが、約２７０００Ｈｚのほぼ最適な長手方向の周波数によってねじり曲げを回避することを見出した。
【００３５】
したがって、本発明の第３の態様は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ソノトロードは少なくとも１つのリブを有する。このリブは、強化リブまたは補強リブと呼ばれることもある。本発明の第３の態様の一実施形態は、ソノトロードを参照し、ソノトロードは、各側（各平坦側）に少なくとも１つの横方向リブを有する。上記態様の別の実施形態はソノトロードを参照し、ソノトロード、またはソノトロードのブレードが、各側に少なくとも２つの横方向リブを有する。
【００３６】
リブは、ソノトロードの横面または平坦な側面に、および／または長手方向の薄い長方形の形状を有するブレードに取り付けられている。少なくとも１つのリブがソノトロードの中心軸に沿って延在することが好ましい。少なくとも１つのリブがヘッドおよび遠位端部品に沿って延在することが有利であることが見出されている。それにもかかわらず、少なくとも１つのリブは、ソノトロードの遠位端部品に沿ってのみ延在してもよい。
【００３７】
別の実施形態は、少なくとも１つのリブが平坦化された遠位端を有する、本発明によるソノトロードを参照する。また、近位端が平坦化されてもよい。この場合、近位端における平坦化は、遠位端での平坦化よりも急であり得。ソノトロードのリブは、ソノトロードまたはソノトロードのブレードと同じ長さである必要はない。本発明の好ましい実施形態は、少なくとも１つのリブの遠位端がブレード長さの中央３分の１にあるソノトロードを参照する。リブは、半円形または角のある断面を有してもよい。リブは連続している必要がある。リブは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの高さおよび／または幅を有してもよい。各リブまたはフィンは、ブレードの上方に一定の高さまで半径方向に直立していてもよい。リブは、曲げまたはねじれの振動モードの固有周波数（基本周波数および強い高調波周波数）を、励起周波数の範囲（少なくとも±１ｋＨｚ）から明らかにシフトさせることを可能にする。
【００３８】
本発明の第４の態様は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードに関するものであり、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、弧状または屈曲している。これは、ブレードが平坦な面内にあるように設計されていないことを意味する。ソノトロードのブレードは、弧として成形されている断面を有することが好ましい。弧のように形成された断面は、好ましくは、ソノトロードの長手方向軸に垂直な断面である。弧は、円弧、放物弧、またはカテナリーアーチであってもよい。円弧が好ましい。ブレードの弧または三日月の形状は、ソノトロードヘッドの中央軸によって規定される長手方向軸に対して対称であり得る。さらに、曲線がソノトロードヘッドの長手方向の中央軸を切断する点においてブレードの曲線に接する接線は、最も外側の点において曲線に接する接線と少なくとも５°の鋭角を構築した。本発明の第４の態様によるソノトロードは、円セグメントの形態の断面を有する。
【００３９】
このソノトロードは、軸方向の作業に特に適している。ソノトロードは、骨のコーナまたは孔を切断または研磨することを可能にする。好ましい使用法の１つは、骨棘を切断して減圧することである。第４の態様によるソノトロードは、本発明の第１の態様について説明したように、各横面に横方向のくぼみを有し得る。くぼみに関連して前述したすべての点は、第４の態様の実施形態にも当てはまる。
【００４０】
ブレードは主に長方形であり得る。それにもかかわらず、ブレードの遠位端は平坦化または鋭利化され得る。したがって、本発明の第４の態様の一実施形態は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードに関するものであり、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは、屈曲しており、鋭利な遠位エッジを刃先として有する。第４の態様によるソノトロードの別の実施形態では、遠位エッジのコーナは丸くはなく、鋭利で、刃先として機能する。それにもかかわらず、ブレードの側縁が刃先として使用および形成されることも可能である。このようなブレードを用いて、何か（骨嚢胞など）を研磨するか、または何かをスクレーピングすることができる。
【００４１】
さらに、上記ソノトロードは、本発明の第３の態様について説明したように、リブを有し得る。リブに関連して前述したすべての点は、第４の態様の実施形態にも当てはまる。さらに、リブは、ブレードの鋭利な遠位端にあってもよい。１つまたは複数のリブはまた、くぼみを有するソノトロードの一部であってもよい。この場合、リブの断面は、リブがくぼみを取り囲むブレードのリムより上に突出しないように選択されることが好ましい。リブに鋭利なエッジがなく、リブからブレードへの遷移が滑らかであることが好ましい。したがって、リブとブレード表面との間の遷移部は、連続的であるか、または湾曲の形であることが好ましい。
【００４２】
リブのほかに、ソノトロードはまた、ソノトロードの長手方向軸に沿って位置整合されたいくつかのスペーサを有してもよい。スペーサは対称なパターンでブレードに取り付けることができる。スペーサはまた、くぼみを有するソノトロードの一部であってもよい。この場合、スペーサの断面は、スペーサがくぼみを取り囲むブレードのリムより上に突出しないように選択されることが好ましい。
【００４３】
本発明の第５の態様は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ブレードは少なくとも１つの段差を有する。ソノトロードのブレードは、２つの段差を含むことができる。各段差は、ブレードの厚さの減少として定義される。これにより、段差の遠位の厚さが減少する。厚さの減少は、ある領域内で連続的に発生してもよく、または、突然発生してもよい。各段差は、段差の近位のレベルおよび段差の遠位のレベルを規定する。この段差には、ブレードの剛性が向上するが、遠位端の刃先が薄いという利点がある。これにより、ブレードの高い剛性の組み合わせが可能になり、結果、ソノトロードをより長くすることができ、精細で正確な切断が可能になる。
【００４４】
さらに、上記ソノトロードは、本発明の第３の態様について説明したように、リブを有し得る。リブに関連して前述したすべての点は、第５の態様の実施形態にも当てはまる。異なるレベルのリブの数および配置構成が異なることがさらに好ましい。
【００４５】
以下の陳述または実施態様は、本書に記載されているすべての態様に関連している。
本発明によるソノトロードは、通常、ソノトロードヘッドの一部であるシャフトを含む。超音波トランスデューサへの接続は、シャフトのもう一方の端部を介して確立することができる。シャフトは、好ましくは、ブレードの長手方向に位置整合される。シャフトはソノトロードヘッドの近位端を形成し、遠位端はその反対側にある。本発明によるソノトロードの接続のために、シャフトは、ねじ山を含むか、またはねじ山によって構築され得る。プラグインまたはプッシュイン接続、クランプ接続、またはクリップ接続などの代替的な接続も可能である。ヘッドの遠位端をブレードの近位端に適合させる１つの可能性は、ソノトロードヘッドの遠位端に平坦化領域を含めることである。したがって、本発明の一実施形態は、ヘッドがその近位端にねじ山を有するソノトロードを参照する。
【００４６】
さらに、ソノトロードのヘッドおよび遠位端部品またはブレードは、好ましくは、一体部品として共に形成されるか、または互いに剛直に取り付けられてもよい。したがって、ソノトロードヘッドの遠位端は、ブレードの近位端と同じ断面、または遠位端部品もしくはブレードの近位端に適合された断面を有してもよい。本発明によるソノトロードのヘッドは、好ましくは円柱として形成されるが、ブレードはかなり薄い部分である。したがって、本発明の一実施形態は、ヘッドが平坦化された遠位端を有するソノトロードを参照する。代替的に、ソノトロードヘッドは、楕円または長円形の断面などの平坦化された断面を有してもよい。
【００４７】
一般に、ソノトロードの遠位端部品またはブレードは、いかなる穿孔または貫通もなしに構築されるべきである。また、上記のチャネル、溝、またはくぼみは、厚みが薄くなった領域であるが、これらの領域は、貫通孔を含まないことが好ましい。また、ソノトロードブレード全体が、好ましくは、貫通孔を含まない。
【００４８】
長手方向のブレードの延伸範囲は、１５ｍｍ〜６０ｍｍ、好ましくは１８ｍｍ〜３０ｍｍであり得る。横方向のブレードの延伸範囲は、例えば１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍであり得る。長手方向の延伸範囲は、通常、横方向の延伸範囲よりも大きい。長手方向および横方向に垂直な高さは、同様に、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり得る（任意選択のリブを伴わない遠位端またはブレードの高さ）。本発明の一実施形態は、ソノトロードに関するものであり、ソノトロードのブレードは、１５〜４０ｍｍの長さを有する。本発明の別の実施形態は、ソノトロードに関するものであり、ソノトロードのブレードは、０．３〜２ｍｍ、好ましくは０．４〜１ｍｍの厚さを有する。本発明の別の実施形態は、ソノトロードに関するものであり、ソノトロードのブレードは、３〜７．５ｍｍの幅を有する。ソノトロードの遠位端は、好ましくは丸みを帯びている。これは、長方形のブレードのコーナが丸くなっているか、または、遠位端が半円形であることを意味する。本発明によるソノトロードは、実験室で使用される平らなヘラに典型的な形態を有する。本発明の一実施形態は、ソノトロードに関するものであり、ソノトロードのブレードは、弧状の遠位端部分を有する。
【００４９】
代替的に、ブレードの遠位端部分は弧状ではなく、異なるファセットを有するように形成されている。各ファセットは、ブレードの遠位エッジにある小さい平面である。したがって、異なるファセットが互いに衝突する遠位端に３つ以上のピークが生じる可能性がある。ファセットから生じるピークは丸みを帯びていてもよい。これは、ファセットまたは平面が小さい弧によって相互接続されていることを意味する。
【００５０】
また、ブレードの側縁が丸みを帯びていてもよい。少なくとも側縁およびコーナが丸みを帯びていることが好ましい。側縁は、刃の厚さの半分に対応する半径によって丸くすることができる。半径は、ブレードの厚さの３分の１以上である必要がある。側縁の半径は、０．１５ｍｍ〜０．４ｍｍであってもよい。コーナの半径は、０．１５〜０．６ｍｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍであってもよい。
【００５１】
さらに、本発明によるソノトロードは、支持構造または補強構造を備えることができる。そのような支持構造は、ブレードの近位端に取り付けることができる。支持構造はまた、ソノトロードのヘッド内、特にソノトロードのヘッドの平坦化領域において始まってもよい。支持構造は、本発明のソノトロードの両側に対称に取り付けられることが好ましい。境界線が平坦であってもよい。したがって、支持構造からブレードへの移行は、Ｓ字形曲線の形状を有してもよく、または、ランプとして形成されてもよい。
【００５２】
支持構造は、ソノトロードの近位端の厚化であってもよく、これは、好ましくは、ブレードの全幅に及ぶ。それは、２〜６ｍｍ、より好ましくは２．５〜４．５ｍｍの長さを有してもよく、最大の厚さは、０．０３〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍであってもよい。厚化の形態の支持構造は、ブレードの最大長さの１５〜３５％（好ましくは１８〜３０％、より好ましくは２０〜２５％）の長さを有してもよい。支持構造の厚さは、ブレードの厚さの１／２０〜１／４（好ましくは１／１５〜１／５）である。
【００５３】
支持構造の遠位端は波形であってもよく、それにより、通過する波がソノトロードの中心軸上に配置される。
【００５４】
代替的に、支持構造は、円形の空隙の周りのフレームの形状を有してもよく、特に、リングの形状を有してもよい。リング形状である支持構造は、ブレードの中心軸の中央に位置付けられ得る中央の丸い空隙を含むことが好ましい。リング形状の支持構造は、０．０３〜０．１５ｍｍ、好ましくは０．０８〜０．１２ｍｍの最大厚さを有してもよい。リングの外半径は、３．５〜５．５ｍｍ、好ましくは４〜５ｍｍであってもよく、内半径は、２〜４ｍｍ、またはさらに好ましくは２．５〜３．５ｍｍであってもよい。リング状の支持構造は、ブレードの両側に対称に取り付けることができる。したがって、ブレードが０．５ｍｍの厚さを有する場合、各々が０．１ｍｍの厚さを有する、リング形状の支持構造が取り付けられた厚さは、合計で０．７ｍｍであることを意味する。
【００５５】
支持構造は、最遠位点において増加する半径を有し得る。これは、最大長または最大外半径が最大で最小外半径よりも半分だけ大きいことを意味する。支持構造は卵形にすることができる。リングまたは卵形の支持構造は、ブレードの最大長さの１５〜３５％（好ましくは１８〜３０％、より好ましくは２０〜２５％）の直径または最大直径を有してもよい。支持構造の厚さは、ブレードの厚さの１／２５〜１／５（好ましくは１／２０〜１／１０）である。
【００５６】
リング形状の支持構造は、クロスビームをさらに含むことができる。このクロスビームは、好ましくはブレードの中心長手方向軸に沿って延在する。クロスビームは、リング状の支持構造の外径の長さを有してもよい。別の実施形態では、クロスビームはリングを越えて延在し、ブレードの遠位端に向かって突出する。クロスビームの最大長さは１６ｍｍであり、好ましくは１４ｍｍであり、さらに好ましくは１２ｍｍである。クロスビームの長さは、ブレードの最大長さの３分の２を超えないものであり得る。さらに、クロスビームの長さは、好ましくは、少なくともリング構造の直径である。
【００５７】
中央の空隙を有する支持構造の別の変形は、半円よりも大きい円セグメント（円の一領域）の形状を有する。円セグメントの弦は、近位端に向かって位置付けられることが好ましい（ブレードの中心長手方向軸と直角を形成する）。中央の空隙は、円形であってもよく、または、支持構造の外側輪郭と同じ形状であってもよい。
【００５８】
別の実施形態では、支持構造は、Ｕ字形であるか、または一つの短辺（好ましくは近位側）で開いており、かつ長方形の中央空隙を有する長方形の形態を有することができる。支持構造は、２つの平行な横方向のリブ（ブレードの長手方向中心軸に平行である）であって、これらのリブの遠位端において直角な第３のリブ位置を有する、リブからなることができる。
【００５９】
本発明によるソノトロードのさらなる実施形態は、弧の形態の支持構造を含む。弧は、円弧または半円弧、放物弧またはカテナリーアーチであってもよい。弧はまた、ここに示すように、ランセットアーチまたは等辺尖頭アーチであってもよい。アーチは、好ましくはソノトロードの長手方向中心軸に平行に配置された２つの柱上に配置され得る。アーチは、好ましくはソノトロードの遠位端に向いている。これは、頂点が弧の最も遠位に位置する点であり、ブレードの中心軸上に位置し得ることを意味する。支持構造は、３．５〜１０ｍｍ、より好ましくは４．２〜８ｍｍの長さを有してもよく、最大の厚さは、０．０３〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍであってもよい。弧形状の支持構造は、ブレードの最大長さの１５〜５０％（好ましくは１８〜３５％、より好ましくは２０〜２５％）の最大長さを有してもよい。支持構造の厚さは、ブレードの厚さの１／１００〜１／１０（好ましくは１／５０〜１／２０）である。幅は、好ましくは、ブレードの幅よりも小さい。幅は３．５〜５ｍｍであってもよい。
【００６０】
支持構造の別の変形は、ブレードの中心軸に沿ったリブであり得る。このリブには、厚さが減少する少なくとも２つの段差がある。減少は有利には、例えば線形ランプ、緩やかな傾斜または曲線の形態の連続的な減少である。代替的に、リブは、ブレード（一方の側辺に２つ、他方の側辺に２つ）に取り付けられた２つの長方形によって形成されてもよく、大きい方の長方形が最初にブレードに取り付けられ、第２の小さい長方形が第１の長方形に取り付けられる。リブの厚さは、０．１〜０．３ｍｍ、特に０．１５〜０．２ｍｍであってもよい。各段差または長方形の厚さは、０．０５〜０．２０ｍｍであってもよい。リブの幅は、好ましくは２．５〜５ｍｍ、好ましくは３〜４．５ｍｍである。リブの長さは１２ｍｍ〜１８ｍｍであってもよい。この変形は、本発明の第２の態様のソノトロードと組み合わせて特に好ましい。リブは、ソノトロードのヘッドからスリットを含む遠位領域まで到達することが好ましい。したがって、リブはスリットを含み得る。このスリットは、好ましくはブレードのスリットに対応する。一般に、２〜５つの段差または長方形があってもよい。本発明者らは、特に焼結（選択的レーザ焼結など）を使用する積層造形法によって作製されたソノトロードには、いくつかの驚くべき利点があることを見出した。本発明による超音波手術器具は通常、リンス液（例えば、水）を手術野に供給することができるラインを備えている。前述の製造方法を使用して生成される表面構造は、その液体によって冷却効率を高める。一つの説明は、表面構造がソノトロードブレードの表面に適切な液膜を提供し、維持するということであり得る。考えられる効果の１つは、焼結プロセスによって作成される、側面に対して開いていないポケットが静水圧クッションを提供することであると考えられる。さらに、積層造形法を使用してのみ、くぼみの中の隆起構造がリムよりも最小限に低く、互いの間で最小の距離のみを有するなど、本明細書に記載のソノトロードの有利な特徴のいくつかをもたらすことが可能である。さらに、積層造形を使用すると、リムの深さ、および、リムからくぼみまたは溝への遷移部の設計を非常に精細に適合させることが可能である。
【００６１】
本発明の一実施形態は、ソノトロードの表面またはブレードの表面が凸状の微細構造を有するソノトロードを参照する。上記微細構造は、球または円の外側のように外側に湾曲しまたは丸みを帯びている。本発明の別の実施形態は、ソノトロードを参照し、ソノトロードの表面またはブレードの表面は、１〜４０μｍ、好ましくは５〜２０μｍの粗さ平均Ｒａを有する。これにより、表面テクスチャの構成要素としての表面粗さは、実際の表面の法線ベクトルの、理想的な形態からの方向の偏差によって定量化される。算術平均粗さＲａは、評価長内の中心線の周りの偏差および最も広く使用されている１次元粗さパラメータから決定される、フィルタリングされた粗さプロファイルの算術平均値である。
【００６２】
一般に、ソノトロードまたはブレードの凸状微細構造の最高点間の距離が振幅よりも小さいことが有利であることが示されている。それにより、凸状微細構造の最高点は、半径がブレードの長手方向軸と９０°の角度を成す、規定された半球の点である。特に、ソノトロードの長手方向ブレードの軸方向における凸状微細構造の最高点間の距離は、振幅よりも小さくてもよい。したがって、凸状構造上の２つの対応する点（特に各凸状構造の最高点）間の平均距離は、２０〜１００μｍ、好ましくは４０〜８０  μｍであってもよい。
【００６３】
焼結プロセスからもたらされる表面粗さに起因して、ブレードと骨との間に点接触がある。したがって、より高いエネルギー密度が発生する。しかしながら、粒度分布によって生じる凸面部分は、例えばサンドブラストによって作成される粗さ構造よりも安定している。
【００６４】
したがって、本発明の一実施形態は、本明細書において規定されるソノトロードを製造するための方法に関し、ソノトロードは、積層造形法を使用することによって製造される。直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）または電子ビーム溶接が、本発明によるソノトロードを製造するために使用するのに適したそのような積層造形プロセスである。これにより、ソノトロードまたはブレードは、粉末金属材料を選択的に焼結（加熱および溶融）して層にするために、レーザを使用して構築される。続いて、熱処理のステップを実行することができる。積層造形によって得られる表面は、平滑化されていない（均一化または研磨されていない）ことが好ましい。使用する粉末の平均粒径は４０〜８０μｍである。
【００６５】
本明細書において規定されるソノトロードを製造するための方法の一実施形態は、ソノトロードが垂直に成長するようにソノトロードが層ごとに構築される方法を参照する。これは、ソノトロードが直立して構築されることを意味する。近位部分を最初に構築することができ、遠位端が最後に構築されるか、または、遠位部分が最初に構築され、ソノトロードが近位端に向かって成長する。これには、ソノトロードの構築に使用される層の厚さを変化させることができるという利点がある。ソノトロードヘッドは、ブレードまたは少なくともブレードの遠位部分を形成するために使用される層よりも薄い層によって形成されることが好ましい。説明した方法を使用して、非常に耐性があり、特に応力耐性があり、同時に、好ましい粗さ、したがって好ましい切断特徴を有するブレードを有するソノトロードを製造することが可能である。
【００６６】
本明細書において規定されるソノトロードを製造するための方法の別の実施形態は、ソノトロードが水平に成長するようにソノトロードが層ごとに構築される方法を参照する。したがって、ソノトロードは一方の横面からもう一方の横面に向かって成長する。これには、曲げに対する耐性が向上するという利点がある。
【００６７】
ソノトロードまたはそのブレードの製造に適した代替的な方法は、ショットブラストまたはショットピーニングである。サンドブラストはあまり適していない。金属粒子の焼結プロセスから生じる表面構造は、粗さおよび粒子サイズなどのパラメータによって完全に説明することはできない。それにもかかわらず、この特定の表面構造が有利であることが証明される必要がある。したがって、本発明は、本発明によるソノトロードを参照し、ソノトロードまたは少なくともソノトロードのブレードは、直接金属レーザ焼結などの積層造形法を使用して製造される。特に、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するためのブレードとして装備され、ソノトロードまたは少なくともソノトロードのブレードは、直接金属レーザ焼結などの積層造形法を使用して製造される。一実施形態では、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するための弧状遠位端を有する平面ブレードとして装備され、ソノトロードまたは少なくともソノトロードのブレードは、直接金属レーザ焼結などの積層造形法を使用して製造される。他の実施形態は、直接金属レーザ焼結などの積層造形法を使用して製造される、本明細書に記載のように装備または設計されているソノトロードを参照する。
【００６８】
整形外科医は、骨の一部を切断または鋸引きすることによって一貫して得ることができるよりも滑らかな切断面をしばしば所望する。したがって、骨を切断し、続いて同じ器具を用いて切り口をやすりがけするのに適した外科用器具を有することは大きな利点である。上で規定された表面粗さを有する本発明による超音波手術器具のためのソノトロードは、骨を切断するのに適しているだけでなく、骨のエッジまたは骨の切断を平滑化するために使用することもできる。したがって、本発明の一実施形態は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断し、（引き続き）やすりがけするための平面ブレードとして装備される。したがって、本発明の一実施形態は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するための長方形のブレードとして装備され、ブレードはさらに、骨やすりがけ手段または骨やすりとして適している。別の実施形態では、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するための平面ブレードとして装備され、ソノトロードの表面またはブレードの表面の粗さ平均Ｒａは５〜４０μｍである。やすりの機能は、骨の表面を成形、トリミング、および形成することであり、より一般的には、骨、軟骨、および関連する組織などの硬組織からである。
【００６９】
摩擦を最小限に抑えるためだけに粗さを使用する場合は、粗さが１〜２０μｍ、特に１〜１５μｍのソノトロードブレードがあれば十分である。本発明によるソノトロードをやすりとして使用する必要がある場合、粗さは好ましくは１０〜１００μｍである。ソノトロードをやすりとして使用する目的は、骨、特に切断の結果として生じるエッジを平滑化することである。したがって、全体的な表面粗さが適切である。主に、これは、粗い骨の領域がやすりによって均一化されていない場合に、粗い骨の領域が周囲の組織に損傷を与える可能性があるときに非常に有用である。
【００７０】
さらに、研磨性であり、したがって、骨棘などの不要な骨構造を切除または除去するように設計され、それに適している、上記のような隆起構造が存在してもよい。そのようなやすりは、例えば、医療用インプラントの挿入前に骨の開口部をきれいにするかまたは中空化するために、骨および他の硬組織表面の操作を助けるために外科医によって使用され得る。様々な理由で、骨の表面（特に切り口）をスクレーピングまたはやすりがけして、より滑らかな仕上がりにするために使用できる。本発明の第１の態様のソノトロードを使用して、くぼみの構造は、そのソノトロードのやすりの機能を支持する。これは、さらに粗くされ得る構造の隆起が少ない表面、および追加のエッジによって引き起こされる。
【００７１】
本発明の別の実施形態は、１つの器具のみを使用して骨を切断し、続いてやすり仕上またはやすりがけする方法を参照する。したがって、本発明は、ソノトロードを使用する方法、特に本発明によるソノトロードを使用する方法を参照し、この方法は、ヘッドおよび平面ブレードとして装備される遠位端部品を有する超音波手術器具においてソノトロードを提供するステップと、振動エネルギーを使用してソノトロードの遠位端部品を用いて骨を切断するステップと、超音波手術器具、ソノトロード、または遠位端部品を回転（９０度回転）させるステップと、骨組織をやすりがけまたは研磨するように、遠位端部品を振動させるステップ、特に、先行するステップにおいて切断することによって生じているエッジまたは表面から骨組織をやすりがけするように、遠位端部品を振動させるステップとを含む。
【００７２】
本発明はさらに、超音波トランスデューサを含むハンドピースと、上記トランスデューサに機械的に結合されている、本明細書において規定されるソノトロードとを備える、骨を切断するための超音波手術器具を参照する。
【００７３】
本明細書において使用される場合、「超音波手術器具」という用語は、超音波トランスデューサを備えた手術器具を参照する。本発明のこの超音波手術器具は、超音波トランスデューサに接続されている、本明細書に記載のソノトロードを備える。超音波トランスデューサは、圧電素子を備えてもよく、それによって高周波交流電圧が対応する機械的振動に変換される。例として、振動の周波数は、１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚにあってもよい。
【００７４】
好ましくは、本発明の超音波手術器具の超音波変換器またはハウジングとソノトロードのヘッドとは（ヘッドのシャフトを介して）互いに結合され、ヘッドのシャフトは、振動エネルギーを、その近位端から遠位端部品またはソノトロードのブレードまで可能な限り完全に伝達するように設計される。
【００７５】
好ましくは、本発明によるソノトロードの材料は、例えば、ステンレス鋼またはチタンなどの金属材料である。ソノトロードまたは少なくともそのブレードは、窒化チタン（ＴｉＮ）によってコーティングすることができる。したがって、本発明は、ヘッドおよび遠位端部品を有する超音波手術器具のためのソノトロードを参照し、遠位端部品は、機械的振動を使用して骨を切断するための長方形のブレードとして装備され、ソノトロードまたは少なくともソノトロードのブレードは、窒化チタンによってコーティングされ、好ましくは、直接金属レーザ焼結などの積層造形法を使用して製造される。
【００７６】
ソノトロードまたはブレードの表面上の球形微細構造は、骨の切断またはやすりがけの間に作用する力によって変形される可能性があることが示されている。したがって、表面を硬化させるためにソノトロードまたはブレードをコーティングすることが好ましい。ＴｉＮは、硬度、強靱性、接着性および不活性の理想的な組み合わせを有し、骨の切断またはやすりがけの際に気泡の発生、はがれ、または欠けがない。
【００７７】
別の利点は、ＴｉＮコーティングによって作成される表面の長さに沿った熱の最適化された分布である。このようにして、ホットスポットが回避され、外科用切断器具の長さに沿った熱分布または分散が、コーティングのない状態または刃先のみがコーティングされる状態で発生するような表面の凸状微細構造の刃先または先端における熱の集中を防ぐ。
【００７８】
ＴｉＮコーティングは、環境的に安全な物理蒸着（ＰＶＤ）真空システムによって適用することができる。一部のプロセスは、低温アーク蒸着を使用して窒化チタンコーティングを堆積させるが、これはまた、高温スパッタリングまたは他のよく知られたコーティングプロセス（電子ビーム加熱または化学蒸着（ＣＶＤ））によって適用することもできる。一般に、純チタンは高エネルギーの真空環境内で昇華し、窒素と反応する。ＴｉＮ膜はまた、窒素雰囲気中での反応性成長（例えば、アニーリング）によってＴｉ加工片上に生成され得る。
【００７９】
ＴｉＮコーティングは、好ましくは５μｍ未満、より好ましくは３μｍ未満の薄いコーティングとして適用される。薄い窒化チタンコーティングは、摩擦係数の低い硬質の外面をブレードに提供する。
【００８０】
好ましくは、ヘッドと振動発生器との間の接続は解放可能であり、ヘッドおよび遠位端部品を備えるソノトロードは使い捨てである。
【００８１】
本発明による超音波手術器具は、例えば、そのハンドル部分が、電池によって、またはハンドピースを制御・供給ユニットに接続する対応するケーブルを介して必要なエネルギーを供給される振動発生器を収容するハンドヘルドデバイスである。振動の好ましい周波数は、超音波範囲、好ましくは１５および４０ｋＨｚまたは２０〜３０ｋＨｚの範囲内であり、穿孔器の遠位端のマイクロメートル範囲、２０〜１２０μｍ、好ましくは６０〜１００μｍの振幅を達成するのに十分なエネルギーを有する。
【００８２】
本発明による装置および方法の例示的な実施形態は、添付の図に関連してさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２ａ）】軸Ａ−Ａ’に沿った図１のソノトロードの断面図である。
【図２ｂ）】本発明の態様１によるソノトロードの代替的な実施形態の類似の断面図である。
【図３】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４Ａ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４Ｂ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図５】本発明のソノトロードのさらなる例示的な実施形態の概略図である。
【図６Ａ】本発明のソノトロードの別の例示的な実施形態の概略図である。
【図６Ｂ】本発明のソノトロードの別の例示的な実施形態の概略図である。
【図７】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図８】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図９】本発明のソノトロードのさらなる例示的な実施形態の概略図である。
【図１０】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図１１】ハウジングの先端にソノトロードを備えた、ハウジング内に配置された圧電スタックを備える、骨を切断するための超音波手術器具の遠位部分を示す図である。
【図１２】図６によるソノトロードのＦＥＭシミュレーションの結果を示す図である。
【図１３】図１０によるソノトロードのＦＥＭシミュレーションの結果を示す図である。
【図１４Ａ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略上面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａのソノトロードの軸Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１４Ｃ】対応する軸Ａ−Ａ’に沿った代替的なソノトロードの断面図である。
【図１４Ｄ】対応する軸Ａ−Ａ’に沿った代替的なソノトロードの断面図である。
【図１５】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図１６】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図１７】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図１８】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図１９】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２０Ａ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２０Ｂ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２０Ｃ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２１Ａ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２１Ｂ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２２Ａ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２２Ｂ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２３Ａ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２３Ｂ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２４Ａ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２４Ｂ】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２５】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２６】その遠位端にピークを有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２７】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２８】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図２９】本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３０】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３１Ａ】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３１Ｂ】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３２】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３３】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３４】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３５】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３６】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３７】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３８】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図３９】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４０】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４１】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４２】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４３】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４４】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４５Ａ】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４５Ｂ】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４６】支持構造を有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４７】図４６によるソノトロードの長手方向断面図である。
【図４８】冷却システムを有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図４９】図４８によるソノトロードの長手方向断面図である。
【図５０】冷却システムを有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図である。
【図５１】図５０によるソノトロードの長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
好ましい実施形態の説明
添付のすべての図において、同じ参照符号は、同じ要素または同じ機能を果たす同様の要素を示す。
【００８５】
図１〜図１０および図１４〜図５１は、本発明による、ヘッド４およびブレード５の形態の遠位端部品を備えるソノトロードの様々な実施形態を示している。図１〜図１０のすべてにおいて、ヘッド４は、先細りまたは平坦化された遠位端１２およびその近位端のねじ山１３を備えた円柱の形態を有する。ねじ山１３の代わりに、ヘッド４の近位端は、図１１に示されるように、超音波手術器具のハウジング２またはトランスデューサ３に堅固に固定することができる任意の他の構造を有してもよい。上記構造は、ピンまたは六角ボルトであってもよい。さらに、ソノトロード１のヘッド４は、そのシェル表面上に１つまたは２つの平坦な領域４３を有することができる。ヘッド４およびブレード５は、１つの部品として、または１つの共通の主長手方向軸を有する２つの堅固に結合された部品として作成することができる。
【００８６】
図１によるソノトロードは、ヘッド４およびブレード５を備え、ヘッドは、少なくともその遠位端領域において、ブレード５と実質的に同じ断面を有する。ヘッド４およびブレード５は、主に長手方向に振動するように設計されている。ブレードは、弧状の遠位端を有する細長いほぼ長方形の形状を有することができる。ブレードは薄い刃先６を有する。
【００８７】
平面くぼみ７は、ブレード６の各横面に配置されている。くぼみは、弧状の遠位端および／または近位端を有する楕円形または長方形の形状を有してもよい。くぼみ７の寸法は、ブレード６の側面の大部分を占めるのと同じくらい大きくすることができる。くぼみは、くぼみ７の周に沿って延在する傾斜を伴う小さいフリンジを有することができる。このフリンジを除いて、くぼみ７は傾斜を有しなくてもよく、したがって、くぼみのほとんどは平面である。さらに、くぼみ７は、ブレード５のほぼ全領域を覆うことができる。ブレード５は、長さが約２０ｍｍであってもよい。厚さは約０．５ｍｍ、幅は約６ｍｍであってもよい。
【００８８】
図２ａ）は、図１に示すような線Ａ−Ａ’に沿った断面領域のビューを示している。くぼみ７は、中央部においてブレード５の厚さが減少するように設計されていることがわかる。くぼみ７の深さは約１ｍｍである。したがって、ブレード５の厚さは、約０．３ｍｍのくぼみ７（ブレード５の各横面に対して平行である）の領域内で減少する。
【００８９】
図２ｂ）には、代替的なソノトロードブレードの同様の断面が示されている。一番上の断面は、くぼみ７の境界となるリム１５を示している。くぼみ７は、リム１５と平行に延在する溝１６からなる。リム１５および溝１６内の領域１７は、溝１６に関して高くなっているが、リム１５と比較して低層である。くぼみ７内の領域１７は、リム１５よりも０．１〜５μｍ低くてもよい。溝１６は、領域１７よりも０．２〜５μｍ低くてもよい。溝１６は、図３に示されるような任意選択のチャネルと共に、冷却液が均一に分配され得、骨の砕片または骨の破片が切断領域から逃げることができることを保証する。くぼみ７の最小の深さは、摩擦を適切に下げるのに十分である。さらに、この領域は骨やすりとして機能することができるため、領域１７を最小限にのみ下げることが有利である。したがって、それに応じて粗さを調整することが好ましい。したがって、ブレードまたは少なくとも領域１７の粗さＲａは、好ましくは５〜４０μｍである。
【００９０】
中央の断面は、上に示したものとかなり類似したソノトロードブレードを示している。リム１６のみが異なる設計になっている。リム１６は湾曲して形成されている。リムはまた、放物線状に形成されてもよい。リム１５の幅は、図２ａ）に示される実施形態と比較して縮小され得る。リムの幅は１ｍｍ未満、好ましくは０．２〜０．５ｍｍであってもよい。図２ｂ）の一番下の図は、ソノトロードブレードの断面を示しており、ブレードは、くぼみ７内にいくつかのリブ１８を有する。これらのリブ１８は、好ましくは、ブレードの長手方向軸に平行に延在する。リブ１８は、くぼみ７（の最低レベル）に関して隆起しているが、リム１５と比較して低層である。くぼみ７は、一般的にリム１５よりも０．２〜５μｍ低くてもよい。リブ１８の高さは、０．１〜３μｍであってもよい。くぼみ７の（また、リブ１８の領域内の）最小の深さは、摩擦を適切に下げるのに十分である。さらに、リブはブレードの横方向の曲げを低くするのに適しており、一般にブレードをより安定させる。リブはブレードの揺れを低減または防止する。したがって、リブは、最大６０ｍｍのより長いソノトロードおよび／またはより長いソノトロードブレードを可能にする。さらに、リブがバンプ振動を最小限に抑えるように適応的に適合されている場合、横方向のブレードの延伸範囲も大きくなり得る。本明細書に記載されているように、他の隆起構造もあり得る。これらの構造は、ソノトロードを安定させ、不要な横方向の曲げを減らすのに適しているだけではあり得ない。設計に応じて、隆起構造はまた、または特に、骨の研磨にも適している場合があり、したがって、ソノトロードはやすりとして適している場合がある。
【００９１】
図３に示されるソノトロードは、図３のソノトロードに類似しているが、ブレード５は、追加のチャネル８を有する。これらのチャネル８は、くぼみ７からブレード５のリムまで、またはさらにはそれを通じて延在する。少なくともくぼみ７から刃先６まで延在するチャネルが必要である。ここに示されているように、チャネルはくぼみの周りに均等に分布してもよい。チャネル８は、角形（Ｖ字形または正方形など）または半円形の断面を有してもよい。チャネル８の深さは、くぼみ７の深さと同じであってもよい。チャネルは、斜めの溝の形態であることが好ましい。したがって、チャネル８は、ブレード５のリムを斜角において切断することができる。チャネルは、骨片が切断領域またはやすりがけされている領域から逃げることを可能にする。
【００９２】
図４に示されるソノトロードは、図１および図３のソノトロードに類似しているが、ブレード５は、弧状の遠位端を有せず、丸いコーナを有する。図４Ａは上面図を示し、図４Ｂは上記ソノトロードの長手方向断面を示している。くぼみ７の遠位端は、ブレード５の形状に適合されている。くぼみ７はまた、コーナが丸い長方形であってもよい。ブレードは長方形のリムをさらに有する。エッジ３１、特に刃先は丸みを帯びていてもよい。丸みを帯びたコーナおよび丸みを帯びたエッジは、半径が０．１〜０．５ｍｍの円弧によって構築されることが好ましい。ソノトロードを使用して、上記のコーナによって骨に貫入し、曲がったブレードを使用して皮質骨に効率的に切り込むことができる場合は、半径が小さいことが特に有利であり、そうでない場合、ソノトロードはまた、わずかにより緩やかなコーナ（半径が０．５ｍｍを超える）を有することもできる。くぼみ７は２つの領域に分離することができ、これらの２つの領域の厚さは異なる。くぼみ７の第２の領域２５があり得、これは、くぼみの第１の領域と比較してさらに厚みが薄くなっている。上記第１の領域が長方形であるか、またはブレード５と（少なくとも本質的に）同じ形状を有し、第２の領域がこれらの第１の領域内にあることがさらに好ましい。それにより、第２の領域は同一の遠位端を有し得る。第２の領域２５の近位端２６は、Ｖの形状を有してもよく、頂点は、最遠位点である。換言すれば、くぼみ７は、くぼみの深さが増加する段差を有し得る。この段差は、ブレードの両側で対称であり得る。段差は先細であってもよい。段差は、Ｖ字型であってもよく、またはそれぞれ近位端に向けられてもよい。
【００９３】
図５〜図７に示されるようなソノトロードは、本発明の第２の態様の例示的なソノトロードである。図５によるソノトロードは、ヘッド４およびブレード５を備え、ヘッドは、少なくともその遠位端領域において、ブレード５の近位端と実質的に同じ断面を有する。ブレードは薄い刃先６を有する。ヘッド４およびブレード５は、主に長手方向（ｘ軸）に、およびｚ軸の方向にも振動するように設計されている。ブレードは、弧状の遠位端を有する細長い形状を有することができる。遠位端はさらに広げられ、スリット９を有する。このスリット９は、ブレードの最遠位点またはその弧状の端部からソノトロード１のヘッド４に向かって延在する。したがって、ブレード５は、スリット９によって分離された２つの対称な半部を有する。ブレード５の長さは約２０ｍｍである。厚さは約０．５ｍｍであり、幅は近位端の６ｍｍから遠位端の７．５ｍｍまでである。広がりと組み合わせたスリットの効果は、結果として生じる２つの脚部または分枝４５が互いに向かって平面内で揺れることである。これにより、主振幅に加えてｚ方向の第２の振幅が生成される。これにより、緻密皮質骨を効果的に切断し、ソノトロードが骨の上で踊るのを防ぎながら、効果的に切断または「噛む」ために有利かつ重要である、先端および刃先におけるスクレーピング運動がもたらされる。
【００９４】
スリット９は、ブレード５と同じ長さではない。スリットは、ブレード５の長さの４分の１から、ブレード５の長さの３分の１までの長さを有することができる。図５によるソノトロード１のスリット９は、Ｙの形状を有する。スリット９の近位部分は、平行なエッジを有する狭い開口部である。スリット９の最遠位部分は広がっている。スリットのエッジは、最遠位部分に３０〜６０°の天使を構築する。
【００９５】
図６Ａに示されるソノトロードは、図５のソノトロード１に類似しているが、ブレード５は、Ｕの形状を有するスリット９を有する。したがって、スリットはかなり広く、鈍い端部を有する。スリット９は、先端が丸い円セグメントの形態を有するブレード５から一部を切り取ることができる。図６Ｂは、図６Ａと同じソノトロードを示しているが、方向を示す座標系と共に３次元の図で示されている。
【００９６】
図７に示されるソノトロードは、図５および図６のソノトロード１に類似しているが、ブレード５のスリット９はより短く、Ｖの形状を有する。
【００９７】
図８〜図１０に示されるようなソノトロードは、本発明の第３の態様の例示的なソノトロードである。図８によるソノトロードは、ヘッド４およびブレード５を備え、ヘッドは、少なくともその遠位端領域において、ブレード５の近位端と実質的に同じ断面を有する。ブレードは薄い刃先６を有する。ヘッド４およびブレード５は、主に長手方向に振動するように設計されている。ブレード５の長さは約３０ｍｍである。厚さは約５．５ｍｍ、幅は約６ｍｍである。
【００９８】
ブレードがかなり長いにもかかわらず、ねじれは避ける必要がある。ブレード５は、ブレード５の長手方向中心軸に沿って延在するリブ１１を有する。リブ１１は、ブレード５よりも短くてもよい。リブ１１は、ヘッド４の平坦化された遠位部分１２において始まることができ、ブレード５の中央３分の１において終端する。リブ１１は、平坦化端部を有してもよい。リブ１１は、半円形の断面または角のある断面を有することができる。リブ１１の幅および厚さは、約０．５ｍｍ以下であってもよい。ブレード５は、両方の横面にリブ１１を有してもよい。異なる側面のリブは対称に配置されてもよく、実際には中心軸に対して軸対称である。これは、リブ１１がブレード５の各側に対応する位置を有することを意味する。
【００９９】
図８に示すソノトロードは図７のソノトロードに類似しているが、リブ１１はより長く、より薄い。リブ９は、ヘッド４の平坦化領域１２の近位端において始まる。リブ１１は、半円形の断面または角のある断面を有することができる。リブ１１の幅および厚さは、約０．２ｍｍであってもよい。リブ１１は、平坦化遠位端を有する。
【０１００】
図９に示されるソノトロードは、図８のソノトロードに類似しているが、ブレード５は、各横面に２つのリブ１１を有し、これは、合計４つのリブ１１があることを意味する。これらのリブ１１はすべて、ブレード５の長手方向軸に沿って延在する。
【０１０１】
図１０に示すリブにより、ブレードに衝突する曲げ力の新たな分布が得られる。最大応力は、リブの近位端に位置する。それにもかかわらず、力はリブの長さに沿って分散される。
【０１０２】
図１１は、ハウジング２の内側に配置されている圧電スタック３などのトランスデューサを備える超音波手術器具の遠位部分を示しており、ハウジングの先端にソノトロード１がある。ソノトロード１は、ヘッドの近位端を介してハウジング２に取り付けられている。したがって、ヘッドはその近位端に、ねじ山または既知の代替のコネクタを有してもよい。
【０１０３】
図１４のソノトロードは、本発明の態様４による実施形態を示している。ソノトロードは、ヘッド４と、ブレード５の形態の遠位端部品とを備える。ヘッド４は、先細りの遠位端１２およびその近位端のピンを備えた円柱の形態を有する。ピンの代わりに、ヘッド４の近位端は、超音波手術器具のハウジングまたはトランスデューサが堅固に固定されることを可能にする任意の他の構造を有してもよい。ヘッド４およびブレード５は、１つの部品として、または１つの共通の主長手方向軸を有する２つの堅固に結合された部品として作成される。ヘッド４は、少なくともその遠位端領域において、ブレード５と実質的に同じ断面を有する。ブレード５は、切断よりも、骨を研磨するのに適するように設計されている。したがって、ブレードは弧状であるかまたは曲がっている。ブレードは、刃先６として構築された平らな遠位端を備えた細長いほぼ長方形の形状を有することができる。これらのソノトロードは、（たとえば、骨棘を切断して減圧を可能にするために）コーナまたは孔の骨構造をスクレーピングするために、軸方向の動きにおいて使用される。
【０１０４】
図１４Ａは、本発明の態様４による一実施形態の上面図を示し、図１４Ｂは、軸Ａ−Ａ’に沿ったその断面を示す。平面くぼみ７は、ブレード５の各横面に配置されてもよい。くぼみは、楕円形または長方形の形状を有してもよい。くぼみ７の寸法は、ブレード５の側面の大部分を占めるのと同じくらい大きくすることができる。くぼみは、くぼみ７の周に沿って延在する傾斜を伴う小さいフリンジ１５を有することができる。ブレード５の長さは約２０ｍｍである。厚さは約０．５ｍｍ、幅は約６ｍｍである。ブレード５は、ブレード５の長手方向中心軸に沿って延在する２つのリブ１１を有する。リブ１１は、ヘッド４の平坦化された遠位部分１２において始まることができ、平坦化遠位端である、ブレード５の刃先において終端する。リブ１１は、半円形の断面または角のある断面を有することができる。リブ１１の厚さは、リム１５の厚さと同じになるように選択することができる。異なる側面のリブは対称に配置されてもよく、実際には中心軸に対して軸対称である。これは、リブ１１がブレード５の各側に対応する位置を有することを意味する。
【０１０５】
図１４Ｃは、対応する軸Ａ−Ａ’に沿った本発明の態様４によるソノトロードの代替的なブレード５の断面を示す。このブレード５には、くぼみはないが、各横面に２つのリブ１１があり、これは、合計４つのリブ１１があることを意味する。これらのリブ１１はすべて、ブレード５の長手方向軸に沿って延在する。リブの断面は三角形であってもよく、コーナは丸みを帯びている。図１４Ｄは、くぼみのない、対応する軸Ａ−Ａ’に沿った本発明の態様４によるソノトロードの別の代替的なブレード５の断面を示す。リブの断面は半円形であってもよく、リブとブレード表面との間の遷移は、急激ではなく、湾曲の形態で連続的である。
【０１０６】
図１５〜図１８は、本発明による実施形態の上面図を示しており、ソノトロードブレードは、その遠位端に少なくとも１つのピークを有する。ピークまたは鋭利な点を用いることによって、ブレードは切断される骨の皮質を擦過することができ、骨の貫入を容易にする。図１５は、ヘッド４およびブレード５を備えたソノトロードを示しており、遠位端は、刃先の遠位端および反対側に形成された２つのピーク１４を有する。そのため、ソノトロードの遠位側にはくさび形の切り欠きがある。ソノトロードのブレードは、（近位端から遠位端までの）長さの３分の２の後に最も狭い部分を有してわずかにくびれていてもよい。ピーク１４は、半径が０．１〜０．５ｍｍの円弧によって構築されることが好ましい。図１６に示されるようなソノトロードは、遠位端に向かって狭くなっており、かつその遠位端にピークを含むブレード５を有する。このピークは、矢じり形の遠位端によって形成される。さらに、ブレードは、任意選択的に、両方の側縁または刃先の遠位端にのみ棘部１９を有してもよい。このソノトロードは、緻密骨（たとえば、広い皮質領域を有する骨）に深く切り込むことができるように最適化されている。棘部は、鋸引き運動によって切断するときに、ブレードの戻り運動において材料を研磨することができる。くびれは、平面内でブレードを傾けることができ、したがって、より深く骨へとグリップし、摩擦を最小限に抑えることができる。
【０１０７】
図１７は、遠位端が鳩尾形であるブレード５を備えたソノトロードを示している。ソノトロードブレードの遠位側は、凹状の円形線として形成される。これにより、側縁の遠位端に２つの鋭利なピークが生じる。
【０１０８】
図１８は、本発明の第２の態様によるソノトロードを示している。スリット９の２つの遠位端は、遠位に延伸する。したがって、２つの鋭利なピーク１４が生じる。スリット９の一端のみが延伸して、鋭利なピーク１４を形成することがあり得る。両端が延伸してピークを形成する場合、それらは同じ長さを有してもよいが、代替的に延伸の長さは変化してもよい。
【０１０９】
図１９は、ねじ山１３およびブレードを備えたヘッド４を有する本発明の第１の態様によるソノトロードを示している。ブレードには、リム１５によって境界されたくぼみ７がある。ブレードの剛性を高めるために、ソノトロードはリブ１１を備える。このリブ１１は、ヘッド４の平坦化領域１２から始まってもよい。リブ１１の高さは、リブ１１がリム１５を超えて突出しないように選択される。リブ１１は、くぼみ７のレベルと比較して隆起しているが、リム１５よりも低いことが好ましい。リブ１１は、くぼみ７の遠位端において終端する可能性がある。ここに示されているように、リブ１１はまた、くぼみ７の長さよりも短くてもよい。
【０１１０】
図２０は、ねじ山１３およびブレードを備えたヘッド４を有する本発明の異なる態様（第１の態様、第２の態様、および第３の態様）の特徴を有する、本発明によるソノトロードを示している。ソノトロードにはスリット９がある。スリットに加えて、遠位端は、丸みを帯びておらず、異なるファセットを有する。したがって、３つ以上のピーク１４が、遠位端の各半部に生じる。遠位端の１つの半部（例えば、スリット９と刃先との間）のみが丸みを帯びておらず、ファセットに切断されていることがあり得る。両端を切断してファセットを形成する場合、それらは同じ数のファセットを有してもよいが、代替的に、ファセットの数は変化してもよい。ブレードにはさらに、リム１５によって境界されたくぼみ７がある。ブレードの剛性を高めるために、ソノトロードはリブ１１を備える。このリブ１１は、ヘッド４の平坦化領域１２から始まってもよい。リブ１１の高さは好ましくは、リブ１１がリム１５を超えて突出しないように選択される。
【０１１１】
図２０Ｂは、図２０によるソノトロードの変形を示す。ソノトロードの曲げ運動を最小限に抑えることができる。一般に、エッジおよびピーク１４は平滑化されている。これは、リム１５が丸みを帯びており、ピーク１４が丸みを帯びた先端であることを意味する。さらに、くぼみ７は、第１の近位領域および第２の遠位領域４６を有し、第１の領域は、第２の領域と比較して浅い深さを有する。第２の領域の近位端は、ブレードの近位端を指している。図２０Ｃは、図２０Ｂによるソノトロードの長手方向断面を示す。見てわかるように、くぼみ７の周りのリムは丸みを帯びているかまたは湾曲している。代替的に、示される実施形態に対して、近位端のくぼみ７のリムは、遠位端のリムよりも広くてもよく、くぼみ７は、ソノトロードのヘッドを指すＶ字形の近位端を有していてもよい。リムからくぼみへの移行は、Ｓ字型であってもよく、または連続的に形成されてもよい。外エッジの位相は４５°である。くぼみのリムから近位領域への遷移部は、半径５ｍｍの丸みを帯びている。くぼみの遠位領域４６への段差は、半径１ｍｍの丸みを帯びている。外側のコーナ１４．１の半径は１ｍｍであり、スリットに加えて、ピーク１４．２は半径０．２ｍｍの丸みを帯びている。ブレードの最大厚さは０．８ｍｍであり、くぼみの近位領域内の厚さは０．６ｍｍであり、最小厚さ（領域４６内）は０．４ｍｍである。
【０１１２】
図２１は、ねじ山１３およびブレードを備えたヘッド４を有する本発明の第５の態様によるソノトロードを示している。ブレードには、少なくとも１つの段差２０がある。各段差は、ブレードの厚さの漸減を含む。したがって、各段差は２つの異なるレベルを規定し１つは段差の近位に配置され、もう１つは段差の遠位に配置される。それにより、遠位レベルは、近位レベルの厚さよりも薄い厚さによって規定される。厚さの減少は対称であることが好ましい。さらに、この段差は、連続的な漸減の領域であってもよい。代替的に、段差は、階段の段差のように、直角を形成する２つの表面によって構築されてもよい。図２１Ｂは、図２１Ａによるソノトロードの長手方向断面を示す。段差２０が示されている。これらの段差は、好ましくは先細になっている。
【０１１３】
図２２および図２３は各々、ねじ山１３およびブレードを備えたヘッド４を有する本発明の第５の態様によるソノトロードを示している。ブレードには２つの段差２０がある。図２２によるソノトロードのブレードは、弧状である遠位端を有し、図２３によるソノトロードのブレードは、丸い端部を有する。段差の遠位レベルと近位レベルとは厚さが異なる。ブレードは段ごとに薄くなっている。さらに、レベルはさらに異なってもよい。レベルは、横方向のくぼみ７およびリブ１１を含んでもよい。リブは、好ましくは互いに平行に、およびソノトロードブレードの長手方向軸に平行に延在する。リブの数および／または配置構成は異なってもよい。より薄い遠位レベルは、近位レベルよりも多くのリブを含んでもよい。リブは薄いソノトロードの安定性を高める。また、切断する骨と接触する面が少なくなる。これにより摩擦が減少する。摩擦が少ないということは、熱が低減することを意味する。さらに、ブレードが切断された骨の中で行き詰まるリスクが最小限に抑えられる。図２２Ｂおよび図２３Ｂは各々、図２２Ａまたは図２３Ａによるソノトロードの長手方向断面を示す。
【０１１４】
図２４は、図２２および図２３のソノトロードと同様のソノトロードを示している。このブレードにも２つの段差２０がある。さらに、ソノトロードの厚みが減少した２つの領域７は、第１の（近位）段差によって分離され、グリッドを形成するように配置されたリブ２０からなる隆起構造を有する。隆起構造の断面、特にリブ１１の断面は、構造（またはリブ）がくぼみ７を取り囲むリム１５より上に突出しないように選択されることが好ましい。最も遠位のレベルは、グリッドを形成するか、または互いに平行に延在することができるが、厚みが減少した領域がないリブ１１を有することができる。図２４Ｂは、図２４Ａによるソノトロードの長手方向断面を示す。
【０１１５】
図２５は、本発明の態様１および３によるソノトロードを示している。ブレードは、刃先として構築された平らな遠位端を備えた細長いほぼ長方形の形状を有することができる。平面くぼみ７は、ブレードの各横面に配置されてもよい。くぼみは、長方形の形状を有してもよい。くぼみ７の寸法は、ブレードの側面の大部分を占めるのと同じくらい大きくすることができる。くぼみは、くぼみ７の周に沿って延在する小さいリム１５を有することができる。ブレードは、ブレードの長手方向中心軸に沿って延在する２つのリブ１１を有する。リブ１１は、ヘッド４の平坦化された遠位部分１２において始まることができ、ブレードの近位半部内で終端する。リブ１１は、半円形の断面または角のある断面を有することができる。リブ１１の厚さは、リム１５の厚さと同じになるように選択することができる。両側のリブは対称に配置されてもよく、実際には中心軸に対して軸対称である。これは、リブ１１がブレードの各側に対応する位置を有することを意味する。
【０１１６】
図２６によるソノトロードは、ヘッド４およびブレード５を備え、ヘッドは、少なくともその遠位端領域において、ブレード５と実質的に同じ断面を有する。ヘッド４およびブレード５は、主に長手方向に振動するように設計されている。ブレードは、矢じりの形状を有する遠位端を有する細長いほぼ長方形の形状を有することができる。言い換えれば、ブレードの遠位端は、長手方向の中心軸上で終端するピーク１４を有するか、またはブレードは矢のような形状をしている。ブレードは薄い刃先６を有する。図２６によるソノトロードは、遠位端が丸いブレードよりも精細な切断を可能にする。平面くぼみ７は、ブレード６の各横面に配置されてもよい。
【０１１７】
図２７によるソノトロードは、図２６のものと同様である。これは側縁が異なる。側縁、特に刃先６がより湾曲している。矢じりの側縁および横面によって形成されるコーナ点はない。平滑な遷移が存在する。
【０１１８】
図２８によるソノトロードは、矢じりの形状を有する遠位端を有するソノトロードのさらなる実施形態を示す。側縁は丸みを帯びており、ソノトロードのブレード６は、ソノトロードヘッド４の遠位端と比較して、ブレード全体に沿って幅が狭くなっている。ブレード６は、ソノトロードヘッド４よりも細い。
【０１１９】
図２９によるソノトロードは、図２６のものと同様である。図２９によるソノトロードは、ブレード６に沿った湾曲リブ１１が異なる。リブは矢じりの中で終端する必要がある。リブの厚さは（最大厚さの線において）最大０．１５ｍｍであり、より好ましくは最大０．１２である。リブの幅は、１．２〜２ｍｍ、好ましくは１．４〜１．８ｍｍである。ブレードの２つの横面にある対称リブ１１の断面は「レモン形」である。リブは、振動が使用されるときの最大応力を低減する。
【０１２０】
図３０によるソノトロードは、図２６のものと同様である。図３０によるソノトロードは、ブレード６の近位端にある短いが広いリブ１１が異なる。リブは、ソノトロードのヘッドに取り付けることができ、２〜５ｍｍ、より好ましくは２．５〜４．５ｍｍの長さを有することができる。リブの幅は１．５〜２．５ｍｍであってもよく、最大厚さは０．０３〜０．１２ｍｍとすることができる。ブレードに影響を与える曲げ力は、リブ１１のない同じブレードと比較してより良好に分散される。最大応力の点は、リブの近位部分、リブの遠位平坦化、およびリブの遠位コーナの側方の点である。これにより、最大応力が減少し、ブレードが破損するリスクが減少する。
【０１２１】
図３１によるソノトロードは、図２６のものと同様である。図３１によるソノトロードは、ブレード５の近位端における厚化が異なる。図３１Ａは上面図を示し、一方、図３１Ｂは、図３１Ａによるソノトロードの長手方向断面を示す。厚化は、一方の側端からもう一方の側端に達し、したがって、ブレードの最大の幅を包含する。近位端および遠位端は平坦化されてもよい（連続的な移行）。それは、２〜５ｍｍ、より好ましくは２．５〜４．５ｍｍの長さを有してもよく、最大の厚さは、０．０３〜０．１２ｍｍであってもよい。厚化は、応力パターンを前方にシフトさせ、振動が使用されるときに最大応力が減少する。
【０１２２】
図３２〜図４４は、図２６のものと同様のソノトロードの実施形態を示している。ソノトロードのブレード６は、ブレード６の近位端に異なる形状の厚化３２を有し、これは、超音波による振動中に曲げ力から生じる応力の分配手段として機能する。したがって、厚化または支持構造は、ブレードの両側に対称に取り付けられることが好ましい。ここに示されるような厚化は、本発明による各ソノトロードの一部であり得る。ブレード設計の示された実施形態は、厚化を説明する一例にすぎない。
【０１２３】
図３２に示されるソノトロードの厚化または支持構造３２は、一方の側端から他方の側端まで到達し、したがって、ブレードの最大幅を包含する。近位端および遠位端は平坦化されてもよい（連続的な移行）。構造３２の遠位端は、境界において細長い丸い端部を有する。構造３２の遠位端は波形であってもよく、それにより、通過する波がソノトロードの中心軸上に配置される。厚化３２は、２．５〜５．５ｍｍ、より好ましくは３．５〜５ｍｍの長さを有してもよく、最大の厚さは、０．０３〜０．１２ｍｍであってもよい。
【０１２４】
図３３に示されるソノトロードの厚化または支持構造３２は、円形の空隙３３（または円形の孔）の周りのフレームの形状を有する。円形の空隙は、ブレードの中心軸の中央に位置付けられる。フレームは空隙の周りを閉じる。フレームは、その遠位端に波形を有することができる。フレームは、ブレードよりも幅が狭いことが好ましい。フレームは、ソノトロードヘッド４の遠位端に接することができる。近位端および遠位端は平坦化されてもよい（連続的な移行）。厚化３２は、３〜７ｍｍ、より好ましくは４〜６．５ｍｍの長さを有してもよく、最大の厚さは、０．０３〜０．１２ｍｍであってもよい。ブレードに作用する曲げ力は、支持構造３２のないブレードと比較してより分散されている。最大応力の点は、空隙の横にあるリングの点、および、支持構造の遠位にあるストラップ状の領域である。これにより、最大応力が減少し（約２０％）、ブレードが破損するリスクが減少する。
【０１２５】
図３４において、支持構造３２は、円形の孔３３の横方向（近位から遠位へ）に重ね合わされた追加のバー３４を有する。
【０１２６】
図３５に示されるソノトロードの厚化または支持構造３２は、中央の丸い空隙３３を備えたリング形状である。円形の空隙は、ブレードの中心軸の中央に位置付けられてもよい。支持構造３２の一部は、ソノトロードヘッドの平坦化領域１２上に位置し得る。厚化３２は、０．０３〜０．１２ｍｍの最大厚さを有してもよい。したがって、厚化を有するブレードの厚さは、０．３〜０．９、好ましくは０．４〜０．７であってもよい。リングの外半径は、３．５〜５．５ｍｍ、好ましくは４〜５ｍｍであってもよく、内半径は、２〜４ｍｍ、またはさらに好ましくは２．５〜３．５ｍｍであってもよい。
【０１２７】
図３６では、支持構造３２は、ブレードの中心軸に沿ったクロスビーム３５によって図３５に示されているものとは異なる。クロスビームは、支持構造３２の外径の長さを有してもよい。クロスビームは、振動中の最大応力をさらに低減する。
【０１２８】
図３７に示される支持構造３２は、クロスビームの長さがより長いという点で、図３６に示されるソノトロードのものとは異なる。クロスビーム３５は、ブレードの遠位端に向かって長くなっている。これは、振動中の応力のより良好な分布をもたらすと考えられる。クロスビームの最大長さは１２ｍｍであり、さらに好ましくは１０ｍｍである。クロスビームのないリング状の支持構造と比較して、ブレードに影響を与える曲げ力の分布は異なる。力はより広く分散される。最大応力の点は、もはやリング内の点ではなく、クロスビーム内の点である。比較的長いクロスビームを用いて、リングの遠位に位置するクロスビームの領域内で最大応力を測定することができる。これにより、最大応力が減少し、ブレードが破損するリスクが減少する。
【０１２９】
図３８に示される支持構造３２は、クロスビームの長さがわずかにより長いという点で、図３６に示されるソノトロードのものとは異なる。これにより、最前エッジに集中した応力が発生する。
【０１３０】
図３９に示されるソノトロードの支持構造３２は、中央の丸い空隙３３および最遠位点において増加する半径を有するリング形状である。これは、最大長または最大外半径が最小外半径よりも１．５倍大きいことを意味する。支持構造３２はむしろ卵形である。これは、ブレードの中心軸に沿ったクロスビームを有してもよい。ブレードに影響を与える曲げ力は広く分布している。最大応力の点は、リングの横方向に配置された点および支持構造の前の領域である。これにより、最大応力が減少し、ブレードが破損するリスクが減少する。リングまたは卵形の支持構造は、ブレードの最大長さの１５〜３５％（好ましくは１８〜３０％、より好ましくは２０〜２５％）の直径または最大直径を有してもよい。支持構造の厚さは、ブレードの厚さの１／２５〜１／５（好ましくは１／２０〜１／１０）である。
【０１３１】
図４０は、中央空隙３３を有する支持構造３２の別の変形例を示している。それは、ブレードの中心軸に沿ってクロスビーム３５を有してもよい。支持構造は、ソノトロードの近位ヘッドへの連続的な遷移部を有することができる。外半径がソノトロードブレードの幅と同じになるように半径が増大されている。さらに、支持構造は円形でなくてもよく、半円よりも大きい円セグメント（円の一領域）の形状を有する。円セグメントの弦は、近位端に向かって位置付けられることが好ましい（ブレードの中心長手方向軸と直角を形成する）。最大応力は、図３８に従ってソノトロードについて測定されるものと同様であるが、応力分布は好適であると考えられる。
【０１３２】
図４１に示される支持構造３２は、クロスビーム３５の長さがより長いという点で、図４０に示されるソノトロードのものとは異なる。クロスビーム３５は、ブレードの遠位端に向かって長くなっている。
【０１３３】
図４２は、Ｕ字形である支持構造３２を有するソノトロードを示している。言い換えれば、支持構造は、一つの短辺（好ましくは近位側）で開いており、かつ長方形の中央空隙を有する長方形のように形成される。支持構造は、２つの平行な横方向のリブ（ブレードの長手方向中心軸に平行である）であって、これらのリブの遠位端において直角な第３のリブ位置を有する、リブからなることができる。近位端は平坦化することができ、ソノトロードのヘッド４上で終端する。
【０１３４】
図４３は、弧３６のような形状の支持構造３２を有するソノトロードを示している。弧は、円弧または半円弧、放物弧またはカテナリーアーチであってもよい。弧は２本の柱４４上に配置することができる。柱は、ブレード５の長手方向中心軸に平行に配置されている。アーチは、好ましくは遠位端に向いている。これは、頂点が弧の最も遠位に位置する点であり、ブレードの中心軸上に位置し得ることを意味する。構造３２は、３．５〜１０ｍｍ、より好ましくは４．５〜８ｍｍの長さを有してもよく、最大の厚さは、０．０３〜０．１４ｍｍであってもよい。幅は、好ましくは、ブレードの幅よりも小さい。幅は３．５〜５ｍｍであってもよい。
【０１３５】
図４４に示される支持構造３２は、柱の長さがより長いという点で、図４３に示されるソノトロードのものとは異なる。また、柱には遠位部よりも厚い近位部分がある。遠位部分は、０．０８〜０．１２の厚さを有してもよく、近位部分は、０．１５〜０．２５の厚さを有してもよい。遷移は段階的であってもよく、または連続的であってもよい。弧３６は、さらにブレードの遠位端に向かって位置付けられている。図４４によるソノトロードは、振動中の最も低い最大応力を示している。
【０１３６】
図４５Ａおよび図４５Ｂに示されるようなソノトロードは、本発明の第２の態様の例示的なソノトロードであり、Ａは上面図を示し、Ｂは中心長手方向軸に沿った断面を示す。図４５によるソノトロードは、図６に示すソノトロードと同様であり、ヘッド４およびブレード５を備え、ヘッドは、少なくともその遠位端領域において、ブレード５の近位端と実質的に同じ断面を有する。ソノトロードの遠位端は広くなっており、スリット９を有する。
【０１３７】
ソノトロードは、ブレード５の中心軸に沿って波形のリブ３７を有する。このリブには、厚さが減少する少なくとも２つの段差３８がある。減少は有利には、例えば線形ランプ、緩やかな傾斜または曲線の形態の連続的な減少である。領域３８．１の丸めの半径は２ｍｍであり、領域３８．２では半径は１０ｍｍであり、領域３８．３では半径は３０ｍｍであり、段差３８．４は半径１００ｍｍを有する。リブの厚さは、０．１〜０．３ｍｍ、特に０．１５〜０．２ｍｍであってもよい。各段差または長方形の厚さは、０．０５〜０．２０ｍｍであってもよい。幅は、好ましくは２．５〜５ｍｍ、好ましくは３〜４．５ｍｍである。リブの長さは１２ｍｍ〜１８ｍｍであってもよい。リブは、ソノトロードのヘッドからスリット９を含む遠位領域まで到達することが好ましい。したがって、リブはスリットを含み得る。このスリットは、好ましくはブレードのスリットに対応する。言い換えれば、ソノトロードのスリット９はリブ３７にも達する。図４５Ｂに示すように、リブはブレードの両側に対称に取り付けられることが好ましい。
【０１３８】
図４６および図４７に示されているソノトロードは、図４５によるソノトロードと非常に類似しており、４６は上面図を示し、４７は中心長手方向軸に沿った断面を示している。近位段差は非常に平滑である。段差は、小さい傾斜のあるランプの形態である。したがって、ランプは相当に長い。領域３８．１の丸めの半径は３ｍｍであり、領域３８．２では半径は５０ｍｍであり、領域３８．３では半径は１００ｍｍであり、領域３８．４では半径は３０ｍｍであり、段差３８．５は半径１００ｍｍを有する。また、より多くの段差があってもよい。図６によるソノトロードと比較して、図４５および図４６によるソノトロードでは、最大応力の非常に大きい減少（約５０％）が計算されている。
【０１３９】
図４８および図５０は各々、冷却システムを有する本発明のソノトロードの例示的な実施形態の概略図を示す。そのような冷却システムまたは類似の冷却システムはまた、本明細書に記載される異なる設計を有するソノトロードの一部であってもよい。冷却システムは、ソノトロードのヘッド４に、特にヘッドの平坦化領域１２内に少なくとも１つの出口ポートを有してもよい。ソノトロードの両側に出口ポートを対称に配置することが好ましい。出口ポートは、中央位置を有するように配置することができ、これは、ソノトロードの中心長手方向軸（Ａ−Ａ）が出口ポートを通過することを意味する。冷却システムの供給チャネルは、図４９および図５１に示すように変化し得る。
【０１４０】
図４９は、図４８によるソノトロードの長手方向断面を示す。システムは、中心軸に沿って、ソノトロードのハウジングまたはハンドピースを通じてソノトロードのヘッド４まで、またはソノトロードのヘッド４内へと延在する中央チャネル（またはメインチャネル）４０を備える。ソノトロードのヘッド内で、中央チャネルは出口ポートによって終端する２つの供給チャネル４１に分割する。供給チャネルは、これらのチャネルの遠位端がソノトロードブレードの長手方向軸と鋭利な足首を形成するように配置することができる。これにより、冷却液がブレード上を流れ、さらにブレードに沿って流れることが保証される。したがって、供給チャネルの第１の近位部分の長手方向軸は、中央チャネルの長手方向軸に対して、３５°〜６０°、好ましくは４０°〜５０°の角度を形成する。供給チャネルの第２の遠位部分は、中央チャネルの長手方向軸に対して、５°〜１５°、好ましくは７°〜１０°の角度を形成する。
【０１４１】
図５１は、図５０によるソノトロードの長手方向断面を示す。システムは、中心軸に沿って、ソノトロードのハウジングまたはハンドピースを通じてソノトロードのヘッド４まで、またはソノトロードのヘッド４内へと延在する中央チャネル（またはメインチャネル）４０を備える。ソノトロードのヘッド内で、中央チャネルは、リザーバとして機能する空洞４２内で終端する。遠位端において、リザーバは２つの放出開口部を有し、そこで各々、供給チャネル４１が開始する。供給チャネルは、ソノトロードのヘッド４内の出口ポート３９によって終端する。放出開口部と出口ポートとの間には、好ましくは傾斜または勾配がある。したがって、供給チャネルの長手方向軸は、中央チャネルの長手方向軸に対して、４°〜１５°、好ましくは５°〜１０°の角度を形成する。図４９および図５１に示す冷却システムを備えるソノトロードは、積層造形プロセスを使用してのみ製造することができる。説明されるようなチャネルを穿孔によって作成することはできない。
【０１４２】
本発明によるいくつかのソノトロードのＦＥＭシミュレーションが、材料の共振周波数および応力を決定するために行われた。ソノトロードの動きを最初に理解するために、特にｘ−ｙ−ｚ振幅間の関係が得られる。シミュレーションでは、共振周波数は約２７２００Ｈｚである必要がある。図６によるソノトロードの結果を図１２および表１に示す。図１０によるソノトロードの結果を図１３および表２に示す。表１に見られるように、図６によるソノトロードの長手方向共振周波数は２７．３８ｋＨｚである。さらに、ｚ軸の振幅はわずか１０分の１である。ｚ軸の周波数間接参照は無視できる。図７によるソノトロードの長手方向共振周波数は２７．３２ｋＨｚである。図５によるソノトロードの長手方向共振周波数は２７．２９ｋＨｚである。表２に見られるように、図１０によるソノトロードの長手方向共振周波数は２７ｋＨｚである。さらに、ｚ軸およびｙ軸の振幅は無視できる。図１２は、スリットが遠位端の広がりと共にｚ方向の動き／振幅を生成することを示している。図１３は、図１０によるソノトロードの挙動を示しており、ｘ方向において１つの動きのみが行われ、ｚ方向またはｙ方向には動きがない。
【０１４３】
【表１】
2022500192.tif 000003
【０１４４】
【表２】
2022500192.tif 000004
【図１】
2022500192.tif 000005
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2022500192.tif 000011
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2022500192.tif 000020
【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【国際調査報告】
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