JP2002529194A - 超音波療法を利用して骨の内伸長を誘発する人工補具と方法 - Google Patents

超音波療法を利用して骨の内伸長を誘発する人工補具と方法

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JP2002529194A
JP2002529194A JP2000581975A JP2000581975A JP2002529194A JP 2002529194 A JP2002529194 A JP 2002529194A JP 2000581975 A JP2000581975 A JP 2000581975A JP 2000581975 A JP2000581975 A JP 2000581975A JP 2002529194 A JP2002529194 A JP 2002529194A
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prosthesis
bone
bone prosthesis
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sound energy
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タリシュ，ロガー，ジェイ．
ウィンダー，アラン，エイ．
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Exogen Inc
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Abstract

(57)【要約】 本発明の骨人工補具は、第一骨セグメントと、少なくとも一つのチャネルとを係合する第一部分を備え、そのチャネルが前記第一部分内に配置され、音エネルギーがそのチャネルを通じて第一骨セグメントに伝播される。そのチャネルは内側反射面を有し、その反射面が、前記第一部分を通じて配置された共振チャンバーを画成し、その第一部分が音エネルギーを第一骨セグメントに伝播して骨の内伸長を刺激する。また、本発明は、以下のステップすなわちａ）信号を送信および受信するプローブならびに前の信号データをより新しい信号データと比較し分析するコンパレータを有するソースを提供し；ｂ）前記プローブを人工補具に隣接して配置し；ｃ）初期信号をプローブを通じて人工補具に送信し；ｄ）その信号が伝播し人工補具を通じて戻った後、プローブから戻り信号を受信し；ｅ）その戻り信号のデータを記憶し；ｆ）ステップ（ａ）〜（ｅ）を繰返し；次いで記憶された戻り信号データを比較し分析して移植体の安定化状態を確認する；ステップを含む移植された人工補具の安定度を測定する方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本願は、１９９８年１１月１３日付けで出願された発明の名称が「超音波療法
を使用して骨の内伸長を誘発する人工補具と方法」である米国仮特許願第６０／
１０８，２３５号の特典を主張するものである。
【０００２】発明の技術分野 本発明は、超音波を利用して人工補具に骨の内伸長を誘発する人工補装移植具
と方法に関し、さらに詳しくは、本発明は、いわゆる「長骨」（大腿骨，上腕骨
，鎖骨，橈骨，尺骨，脛骨，腓骨，中手骨，中足骨および指骨）の髄腔中に挿入
するように構成された人工補具、ならびに髄腔を囲む海綿軟骨の内方への移植す
なわち髄腔内で人工補具を安定化するために人工補具の方へ「骨の内伸長」を誘
発する方法に関する。
【０００３】発明の背景 関節置換術または関節形成術は、関節の疾患部部分を除いて人工補具と呼ばれ
る新しい人工部材で置換する外科的処置である。標準的な関節置換手術中、外科
医は、関節の健康な部分を残して、骨の疾患部分および回りの組織と軟骨を除去
する。次に、外科医は、関節の疾患部分を、関節の運動をまねる新しい部材で置
換する。例えば、外科医は、股関節形成術によって、大腿骨頭および寛骨臼を、
股関節が自然な滑動運動を行うことができる材料で製造された人工材料で置換す
る。この種の装具としては、コバルト−クロム−モリブデンおよび／またはチタ
ンがベースの合金などの合金で製造された大腿骨の部分を有する人工補具がある
。
【０００４】 ある場合には、外科医は、特定の接着剤またはセメントを使用して、関節の新
しい部分を、既存の健康な骨に結合する。他の場合には、人工部材が多孔質材料
で製造され、その多孔質材料は、その細孔中に、患者自身の骨を増殖させる、新
しい部材を適正位置に保持することができる（例えば、Galanteらの米国特許第4
,536,894号、Zolmaxの米国特許第5,018,285号およびCookの米国特許第5,004,476
号参照）。
【０００５】 劣化した関節、関節点の関節および激しく損傷した関節の置換に成功すること
により、さもなければ実質的に身体障害者になっていたであろう多くの人々に、
可動性が高く、快適な自活した生活がもたらされている。関節を置換する人工補
具を利用する新しい技術は、外科技術の進歩とあいまって、これらの手術に関連
する危険を減らし、かつ、関節置換手術の即効的な成果と長期間にわたる成果を
改善してきた。
【０００６】 しかし、どの人工補具の設計と材料が特定グループの患者に対して最も効率的
であるか、およびどの外科技術とリハビリテーション法で最も長期にわたる成果
が得られるかについて問題が残っている。例えば、骨粗鬆症のため関節が重篤に
損傷している患者は、髄腔をかこむ骨量が不十分であるため人工補具で長期間の
成果を得ることが困難である。骨粗鬆症は、年齢，低いカルシウム摂取，不十分
な身体活動，特定の薬物，エストロジェン欠乏症，ホルモン異常，栄養障害，骨
の廃用および骨粗鬆症の家族歴が原因で、異常に多孔質で脆弱な骨を生じる。こ
のような多孔質で脆弱な骨に人工補具を移植しても成功することは限られていて
、反復／修正の処置または長期間の治療が必要である。再置換手術についての最
良の指標と方法に関する報告もある。
【０００７】 それにもかかわらず、移植された人工補具の骨／金属の界面におけるより安定
した固定を容易にする、関節人工補具の全設計のさらなる改良が要望されている
。例えば、セメントによって人工補具を固定する場合、移植された補具が受ける
各種の応力負荷、すなわち圧縮、剪断および捻れによって問題が起こる。これら
の機械力、特に剪断力と捻れ力および骨粗鬆症などの他の要因によって、骨とセ
メントとの結合が弱くなる。その上に、骨の骨髄内腔（intramedullary canal）
と人工補具の間のセメント結合も弱める骨吸収の蛍光があることが分かっている
。
【０００８】 人工補具に骨内伸長表面を提供することによっておよび／または人工補具に骨
内伸長を誘発する治療を行うことによって、より安定した固定を行うことができ
る。しかし、骨の内伸長面を含む従来の人工補具による治療／技法によって、長
期間安定化するために十分な骨の内伸長を行い、人工補具を安定して固定するに
は、手術後少なくとも６週間必要であり、そして、この期間に人工補具が相対的
に動くと、骨の内伸長が妨げられるかまたは最小になる。このことは、人工補具
の全外表面が多孔質材料で製造されている場合でも、その多孔質材料と骨との間
に大きな接触面積を提供するのに十分に精密な公差で人工補具を取り付けること
が困難なので特に重要な問題である。例えば、全股関節形成術を施した患者の特
に若年の患者の１０〜２０％の大腿骨幹の弛緩もしくは障害が５年以上にわたっ
て続いた例が報告されている。
【０００９】 また、本発明は、比較的低レベルの超音波エネルギーを、生組織に当てて、髄
腔を囲む軟骨の、人工補具に対する内伸長を刺激する方法に関する。また、本発
明には、音エネルギーを体組織および体液を通じて経皮送達して、人工補具の内
側空洞および／または外表面にそって共振波を伝搬し、髄腔の周縁をかこむ海綿
軟骨の内伸長を刺激する各種の方法も含まれている。
【００１０】 音響骨折修復法とパラメータの採択については米国特許第5,520,612号に詳細
に考察されている。なおこの特許は本願に援用するものである。骨折修復法と同
様に、骨の内伸長を刺激する音による技法も専門的な経験によって最も良好に決
定された値の範囲に従う。しかし、内伸長を促進するのに重要な役割を演じる特
定のパラメータの問題を列挙することは有益である。
【００１１】 １）身体に加える外科学上非侵襲性の音波の周波数は、注意深く計算しかつ監
視して、髄腔内に定常的な定在波（steady stadingwave）を確実に生成させなけ
ればならない。 ２）変換器（または他のキャリア）の周波数は、調節された限度間を掃引する
周波数を与えるように、調節可能に選択できなければならない。 ３）パルス変調の周波数は、調節された限度間を掃引する周波数を与えるよう
に、調節可能に選択できなければならない。
【００１２】 本発明の骨人工補具は、第一骨セグメントに係合する第一部分および第一部分
内に配置された少なくとも一つのチャネルを備え、音エネルギーが前記チャネル
を通じて第一骨セグメントに伝播する。本発明の人工補具は、好ましくは、第二
骨セグメントに係合する第二部分をさらに備えている。前記チャネルは、第一部
分を通じて配置された共振チャンバーを画成する内側反射面を有している。一実
施態様において、前記共振チャンバーは、音エネルギーを受け取る少なくとも一
つの開口を備えている。別の実施態様では、共振チャンバーは螺旋形である。
【００１３】 骨人工補具の他の実施態様は、第一骨セグメントに係合する第一部分および第
二骨セグメントに係合する第二部分を備えている。前記第一部分と第二部分のう
ちの少なくとも一方が、音エネルギーを、対応する骨セグメントに伝播する少な
くとも一つの手段を含んでいる。好ましくは、その伝播手段は、これら部分のう
ちの一方に係合する変換器のカラー；これら部分のうちの一方に隣接して配置さ
れた変換器；および／または人工補具を包む多孔質材料と人工補具の外周縁との
間に配置されている圧電／圧電セラミック膜材料を含んでいる。
【００１４】 別の実施態様で、骨人工補具は、骨盤骨の寛骨臼に係合する球状部分を含み、
そして第一部分は大腿骨の髄腔に係合する移植体である。さらに別の実施態様で
、第一部分は上腕骨の髄腔に係合しおよび第二部分は尺骨の髄腔に係合し、そし
て第一部分と第二部分は互いに、枢軸のまわりを移動する。
【００１５】 さらに別の実施態様で、第一部分は大腿骨に係合し、そして第二部分は脛骨に
係合している。その第一部分と第二部分は、大腿骨と脛骨の一方が移動すると、
互いに移動することができる。好ましくは、第一部分は大腿骨に付随した対応す
るくり穴に係合する少なくとも一つのだぼを有し、そして第二部分は、尺骨に付
随する対応するくり穴に係合する少なくとも一つのだぼを備えている。そのチャ
ネルは各だぼを通じて配置された共振チャンバーを画成する内側反射面を備えて
いる。
【００１６】 また、本発明は、移植された人工補具の安定度を測定する方法に関し、その方
法は、ａ）信号を送信し受信するプローブおよび前の信号データをより新しい信
号データと比較し分析するコンパレータを備えたソースを提供し；ｂ）前記プロ
ーブを人工補具に隣接して配置し；ｃ）初期信号をプローブを通じて人工補具に
送信し；ｄ）前記信号が人工補具を通じて伝播して戻った後、戻り信号をプロー
ブから受信し；ｅ）その戻り信号のデータを記憶し；ｆ）ステップ（ａ）〜（ｅ
）を繰り返し；次いでｇ）記憶された戻り信号データを比較し分析して移植体の
安定化状態を確認する；ステップを含んでいる。
【００１７】 本発明の他の実施態様は、移植された人工補具の安定度の測定方法に関し、そ
の測定方法は、ａ）信号を送るプローブおよび前の信号データをより新しい信号
データと比較し分析するコンパレータを有するソースを提供し；ｂ）前記ソース
に接続して、信号が人工補具を通じて伝播するときその信号を監視する受信セン
サを提供し；ｃ）前記プローブを人工補具に隣接して配置し；ｄ）前記受信セン
サを人工補具にそって配置し；ｅ）信号を、プローブを通じて人工補具に送り；
ｆ）前記信号が人工補具を通じて伝播するとき、その信号を前記受信センサで監
視し；ｇ）前記信号データを記憶し；ｈ）ステップ（ａ）〜（ｇ）を繰り返し；
次いでｉ）記憶された信号データを比較し分析して移植体の安定化状態を確認す
る；ステップを含んでいる。
【００１８】 本発明の別の実施態様は移植された人工補具を安定化する方法に関し、その方
法は、ａ）第一部分、および音エネルギーを伝播する少なくとも一つのチャネル
を有する骨人工補具を提供し；ｂ）前記第一部分を第一骨セグメント内に係合さ
せ；次いでｃ）音エネルギーを前記第一部分に当てて、音エネルギーを前記チャ
ネルを通じて第一骨部分に送り骨の内伸長を刺激する；ステップを含んでいる。
【００１９】好ましい実施態様の詳細な説明 本発明の一実施態様；すなわち、全体を参照数字１０で示されている股関節の
人工補具を示す図１Ａ〜１Ｃを見れば、股関節人工補具１０は、下方のくさび様
移植部材３２に、ネック部分２４によって接続されている頭部すなわち球状部１
８を備えている。好ましくは、下方のくさび部材３２は全体にテーパーが付けら
れ、その結果、最も下方の部分３６が、くさび部材３２を、大腿骨１４の髄腔３
８中に挿入しやすいように形成されている。
【００２０】 図１Ａに最も良く示されているように、当該人工補具の上方末端の「球状」部
分１８は、好ましくは、骨盤骨２６の寛骨臼（ソケット）１６に、カップ様方式
で係合するように形成されかつそのような寸法を有している。この「球状部とソ
ケット」の配置によって、着座，起立，歩行などの日常の活動を含む、広範囲の
運動を行うことができる。上記「球状部とソケット」が一旦係合すると、大腿の
筋肉と靱帯２８，３２、例えば、とりわけ外側広筋と殿筋が、協働して、本来の
股関節の球状部とソケットの配置と同じ方式で、股関節を適正な位置に保持する
。
【００２１】 図１Ａと１Ｃは、大腿骨１４内に移植されたくさび部材３２の好ましい状態を
示す。さらに詳しく述べると、股関節置換の手術中、外科医は、無傷の股関節の
健康な部分を残して、骨、周囲の組織および軟骨の疾患部分を股関節から除去す
る。好ましくは、大腿骨１４の上部は、大腿骨１４内に配置されそのほぼ中心に
位置し大腿骨の全長にわたって延びる管路である髄腔３８が露出するように、外
科手術で再成形される。場合によっては、髄腔３８の最上部分は、くさび部材３
２を挿入しやすくするように掘削して、くさび部材３２の幅の広い上部２０を収
容することが必要である。
【００２２】 次に、外科医は、大腿骨１４の頭部すなわち球状部と寛骨臼すなわちソケット
とを、股関節に自然の滑動運動を行わせる材料、例えばコバルト−クロム−モリ
ブデンおよびチタンベースの合金製の新しい生体適合性人工部品例えば球状部１
８とソケット１６で取替える。場合によっては、外科医は、特別の接着剤または
セメントを使用して、股関節の新しい部品を、既存の健康な骨１４と融合させる
。その外の場合には、前記人工部品が、多孔質の生体適合性材料製であるかまた
はこの材料を含有し、その材料は、患者自身の骨を細孔中に増殖させて、新しい
部品を適正位置に保持する。
【００２３】 しかし、適正位置にセメントで結合された人工補具の場合、その移植器具が通
常受ける各種の応力負荷すなわち圧縮、剪断および捻れの応力負荷によって、骨
−セメントの結合が弱くなることが分かっている。骨粗鬆症などの他の要因も、
骨とセメントとの結合を弱くする傾向がある。
【００２４】 本発明の各種実施態様は、超音波療法と協働して人工補装具中に骨の内伸長を
誘発する配置構成を提供し、かつ人工補具と骨との間のより安定した固定を行う
。
【００２５】 図１Ａ〜１Ｃに示すように、人工補具が適正に移植されると、くさび部材３２
の上部２０が大腿骨１４の上部から突出して、くさび部材３２の最上部分２０の
近くに設けられた開口２２が露出する。この開口２２は、図１Ｃに最もよく示さ
れているように、テーパー付き末端部分３６に向かってくさび部材３２の内側を
下方へ延びる共振チャンバー３４に通じている。
【００２６】 外部超音波変換器１２が患者の外皮膚（好ましくは、皮膚に発疹またはやけど
が生じる機会を減らすため特に開発されたローションまたはゲルで前処理する）
に当てられ、周波数が約５ＫＨｚ〜約１０ＫＨｚの音波３０を発射し、その音波
３０は、身体の組織と筋肉２８，３２を通じて、人工補具１０の上部２０の方に
、経皮送達される。音波３０は、好ましくは開口２２に集中させて、音波３０の
大部分が、開口２２を通じて、音波３０’が共振チャンバー３４を通じて容易に
伝搬するように液体が満たされている共振チャンバー３４中に入るようにする。
【００２７】 図１Ｂと１Ｃに最もよく示されているように、共振チャンバー３４の最上部に
、音波３０を共振チャンバー３４を通じて下方に反射するように特別に配置構成
されかつ特別の寸法の反射面４２が設置されている。その反射された音波３０’
は共振チャンバー３４の内壁に反響して、人工補具１０を共振させることが好ま
しい。
【００２８】 人工補具１０またはその一部を、大腿骨１４の髄腔３８内で、特定の周波数に
て、一週間毎，二週間毎，毎日，またはその他の特定の時間基準で、短時間、例
えば２０分間共振させることによって、そのエネルギーが、髄腔３８をかこむ海
綿軟骨４０を、刺激して、内方に増殖させ、すなわち「骨の内伸長」を行わせて
、人工補具１０を大腿骨内で安定化する。
【００２９】 共振チャンバー３４の断面積を共振チャンバーの全長に沿って変化させて、伝
播される音波が通過する深さを調節できると考えられる。その上に、励振値（ex
citation value）を変えて、遠位末端３６から上部２０まで内伸長を促進するこ
とができる。
【００３０】 反射面４２は、音波３０’を共振チャンバー３４を通じて下方に反響させて、
該人工補具を異なる周波数で共振／振動させるために所望の角度で配置構成でき
ることが好ましい。内部を通過して伝播する音波３０’に応答して自然共振する
共振チャンバー３４を利用することが好ましいが、場合によっては、各種のまた
は特定の所望の共振効果を発揮するため、より円筒状の断面またはある種の他の
幾何学的に有利な断面になるように、共振チャンバー３４を、配置構成すること
が望ましい。
【００３１】 場合によっては、変換器１２を校正して、一つの定常周波数を発射して、人工
補具１０を共振させることも好ましく、または、他の場合には、広範囲の周波数
にわたって変調周波数を掃引して骨の内伸長を刺激することが好ましい（例えば
、米国特許第5,520,612号参照。なおこの特許は本願に援用するものである。）
。
【００３２】 図２Ａと２Ｂは、人工補具１１０のくさび部材１３２の上部１２０の内部に配
置されて音波で結合されている第二変換器１４４を備えていることを除いて、図
１Ａ〜１Ｃの実施態様と同じ方式で全体が配置構成され、作動可能で、かつ図１
Ａ〜１Ｃと同じ寸法を有する股関節人工補具１１０を含む本発明の別の実施態様
を示す。使用時、外部変換器１２は、第二変換器１４４に（集中させるかまたは
集中させずに）音響エネルギーを発射し、その第二変換器１４４は、順に、共振
チャンバー１３４を通じて下方に音波３０’を発射する。第二変換器１４４の寸
法は、音波３０’が液体を満たした共振チャンバー１３４を伝播しやすいように
する周波数に適合させるか、または固有モード（Eigen mode）を空洞に適合させ
ることが好ましい。
【００３３】 図３と４は、股関節人工補具３１０，４１０のくさび部材３３２，４３２内に
配置された共振チャンバー３３４，４３４の別の配置構成を示す。さらに詳しく
述べると、図３は、くさび部材３３２の内側に配置されたジグザグ形の共振チャ
ンバー３３４を示す。この方式でチャンバー３３４を配置構成すると、当該人工
補具の振動を高めて、順に、髄腔３８を囲む海綿軟骨４０の骨内伸長を一層刺激
する。
【００３４】 図４は、全体が横方向に配置された一連の長穴４５０が、共振チャンバー４３
４の内壁からくさび部材４３２の最外周縁部まで延びて、音エネルギー３０’を
、人工補具４１０を通じて、髄腔３８をかこむ海綿軟骨４０に直接伝播させる他
の配置構成の共振チャンバー４３４を示す。さらに、生体適合性の玉軸受，ブレ
ード，ワイヤなどの構造物を、長穴４５０内に配置して、まわりの骨４０に対す
るエネルギーの伝播を高めることができると考えられる。
【００３５】 図５Ａと５Ｂは、変換器のカラー５４６を組み込んで、そのカラー５４６が音
波３０’をくさび部材５３２の外周縁にそって下方に伝達／発射して骨の内伸長
を刺激する本発明の追加の二つの別の実施態様を示す。さらに詳しく、図５Ａに
ついて述べると、この実施態様の股関節人工補具５１０は、くさび部材５３２の
最上部５２０をかこむほぼ円形の変換器カラー５４６を備えている。カラー５４
６は、外部変換器１２から発射される音波３０によって活性化および／または付
勢され、そして順に、音波３０’を、くさび部材５３２の外側周縁部にそって下
方に伝播させて髄腔をかこむ海綿軟骨４０内伸長を刺激する。
【００３６】 カラー５４６は、他の音波伝播装置と組み合わせて作動できる方が好ましい。
例えば、カラー５４６は、くさび部材５３２を包んで、音波３０’が下方に伝播
して軟骨４０を刺激するのを助ける多孔質材料５６０との組合せで作動できる。
さらに詳しく述べると、音波３０’は、くさび部材５３２を通じて下方に進行／
伝導しおよび／または多孔質層５６０がそれ自体の導波管として作動するとき、
多孔質層５６０内にトラップされる。この実施態様の髄腔は、骨の内伸長をさら
に高め／刺激する一種の導波管として作動できる。
【００３７】 音波３０を、外部変換器１２から、大腿骨１４の上方の多孔質材料５６０に直
接当てて、音波３０に、カラー５４６を使用することなく、くさび部材５３２の
外周縁部にそって下方に、多孔層５６０内を走行させることも考えられる。
【００３８】 図５Ｂは図５Ａの実施態様の別の実施態様を示し、そのくさび部材５３２も、
図３に示す共振チャンバーに類似の配置構成と寸法の共振チャンバー５３４が内
側に配置され、音波３０’がくさび部材５３２を通じて内部に伝播されている。
図５Ｂに示すように、音波３０''と３０’がそれぞれくさび部材５３２の外周縁
部にそっておよび共振チャンバー５３４内を伝播しているが、これは、骨の内伸
長を高める二重効果があると考えられる。
【００３９】 図５Ｂは図３に類似の共振チャンバーを示しているが、ここに記載した共振チ
ャンバーの他の実施態様は、変換器カラー５４６と組み合わせて使用できると考
えられる。
【００４０】 図６Ａと６Ｂは、くさび部材６３２と多孔質コーティング６６０の間に配置さ
れた圧電／厚電セラミック膜材料６７０を有するさらに別の実施態様の股関節人
工補具６１０を示す。上記圧電／圧電セラミック材料は、例えば外部変換器１２
によって外部から活性化されて、作動し、音エネルギーを、くさび部材６３２の
外周縁にそって下方に伝播して、軟骨４０から多孔質コーティング中への骨の内
伸長を刺激し、人工補具６１０を安定化する。
【００４１】 図７Ａ〜７Ｅは、くさび部材７３２の外周縁が、音波３０を、髄腔３８中に直
接、伝導／伝達するように型取られている別の実施態様の股関節人工補具を示す
。例えば、くさび部材７３２の各種パターンとしては、溝またはチャネル（図７
Ａと７Ｂ）、ハチの巣パターン（図７Ｃ）、半円形／螺旋溝のパターン（図７Ｄ
）および／または縦方向または横方向に配向された一連のジグザグパターン（図
７Ｅ）がある。これらのパターンは以下の二重の効果すなわち１）音波３０を髄
腔３８中に直接伝導して骨の内伸長を刺激する効果、および２）移植期間中、人
工補具７１０の髄腔３８内への嵌合を高める効果がある。
【００４２】 使用時、図７Ａに最もよく示されているように、外部変換器１２が、音波３０
を、くさび部材７３２の上部７２０の方に発射する。その音波３０は、順にくさ
び部材７３２の外周縁にそって進行して特定のパターン内にトラップされ、その
結果、前記パターン内の音波３０が、くさび部材７３２と髄腔の間に伝播する。
これらのパターンは超音波のより優れた適用範囲を拡大して、骨の内伸長の適用
範囲を拡大する。
【００４３】 図７Ｂは、人工補具７１０の外周縁にそって延びて音波３０を髄腔３８内に伝
導する垂直溝パターン７５５を有する本発明の一つの特定の実施態様を示す。ま
たこの特定の実施態様は、隣りの溝７５５の間に配置されて下方に向いて角度を
なしている一連のブリッジ７６５を有し、そのブリッジは、溝７５５による骨の
内伸長が飽和した場合、音エネルギー３０に対し別の経路を提供する。
【００４４】 分析を行うため、人工補具７１０の外表面にエッチングされたパターン／溝７
５５は、寸法が各々ｄxとｄyで２方向に開いている長方形の導波管を集めた独特
のものであると考えることができる。「ｎ」と「ｍ」を特別に選択することによ
って、可能なノーマルモードの振動のうちの一つを指定する場合、第ｎｍ番のモ
ードの遮断周波数（cutoff frequency）（fc）は下記式で表される。
【００４５】
【数１】
【００４６】 ｎ＝ｍ＝１の場合、音の縦方向の速度ＣL＝１５００ｍ／ｓｅｃであり、その
とき、チャネルの遮断周波数は下記のとおりである。 ｄx＝ｄy＝６ｍｍ、ｆｖ≧１７７ｋＨｚ；ｄx＝ｄy＝３ｍｍ、 ｆｃ２３５４ｋＨｚ；ｄx＝ｄy＝１．５ｍｍ、ｆｃ≧７０７ｋＨｚ。 ｆｃよりはるかに低い周波数でチャネル７５５をインソニファイ（insonify）す
ると、振動モードの初期ねじれ波（primarily shear wave）を生成する。
【００４７】 大腿骨はほぼ円筒形でかつ体重の約１／４であるから、チャネル７５５の長さ
が大腿骨の長さの約２／３であるとみなされかつチャネル７５５が体液、血液お
よびいくらかの組織片で満たされている場合、超音波の吸収は、約０．３ｄＢ／
ＭＨｚ／ｃｍであると想定することができる。例えば、身長６フィートのヒトの
大腿骨は長さが約１８インチなので、人工補具７１０は、長さが約９インチ（２
３ｃｍ）の溝・形チャネル７５５を備えていなければならない。伝送された周波
数が１．０ＭＨｚの場合、上記チャネルの大きさの場合に受ける最大吸収は約７
ｄＢであり、すなわち近位末端から遠位末端までの間に音の強度が８０％減少す
る。音の出力は、超音波刺激によって骨組織の内伸長を誘発するのに十分な空間
平均−時間平均［Spatial average-temporal average(SATA)］強度レベルをチャ
ネル７５５にそって保証するために変えることができる。
【００４８】 人工補具に対する通常の多孔質コーティングが、主として近位末端の、効果的
な位置に分布している場合、音モードが生成して、これらの特定の位置にねじれ
波を生成し、骨組織の内伸長すなわち一種の誘発された「スポット組織の溶接」
が高まる。
【００４９】 音波３０の周波数とチャネル／溝７５５の大きさを変えて、該人工補具の遠位
末端から近位末端までの骨の内伸長を促進することが好ましい。この方式で骨の
内伸長を促進することによって、人工補具７１０全体を、骨の髄腔３８内に融合
させることができると考えられる。
【００５０】 あるいは、また、くさび部材７３２には、図１に示す共振チャンバーに類似の
配置構成と寸法であって、音波をくさび部材７３２を通じて内部に伝播させるこ
とができる共振チャンバーを内側に配置してもよい。このように、音波は、くさ
び部材７３２の外周縁にそって、および共振チャンバー内にそれぞれ伝播させて
、骨の内伸長を高めることができる。
【００５１】 ここに示すチャネル７５５はＵ字形断面を有していることが示されているが、
骨組織の内伸長によって高められる人工補具７１０の融合を促進できる他の形態
、例えばアンダーカット形、長方形および／または半球形も使用できると考えら
れる。
【００５２】 図８と図９は、上記超音波療法のいずれか一つが必要なのかどうかすなわち該
人工補具が髄腔に対してゆるんでしまったのかどうかを確認する反射診断システ
ムを示す。さらに詳しく述べると、図８は、人工補具１０と接触して配置された
送信／受信プローブ１５を備えたメインユニット１１を示す。信号が、ユニット
１１から、ケーブル１３を通じてプローブ１５について人工補具１０に加えられ
る。人工補具からの戻り信号は、信号が人工補具を通じて伝播／走行した後、プ
ローブの受信部分によって受信される。好ましくは、メインユニット１１は、前
のデータと実際のライブデータ（live data）と比較して予後を確認する、学習
させたニューラルネット（leaned neuralnet）を備えており、すなわち戻り信号
が分析され、移植時または最後の治療時に採取した前の音波／信号データと比較
され、人工補具１０がゆるんだかどうかおよび／または骨の内伸長の程度が確認
される。
【００５３】 図９は、別の診断システムを示し、この診断システムには、第二のニードルお
よび／またはセンサアレイ２３が、人工補具１０の底部に隣接して配置されて、
メインユニット１１からの一次信号を、前記人工補具にそった予め定められたポ
イントで直接受信する。次にその信号を分析して、移植もしくは最後の治療の時
点で採取した前の音波／信号のデータと比較して、該人工補具１０がゆるんだｋ
どうかを確認する。好ましくは、センサアレイ２３はプログレッシブリーディン
グ（progressive reading）を与え次いで、その情報を、メインユニット１１へ
ケーブル２１を経由して送り戻す。
【００５４】 図１０Ａ〜１０Ｊは本発明の別の実施態様を示し、互いに係合して人工関節を
形成するように設計されている。上部人工移植体８２０ａと下部人工移植体８３
０ａを有する人工膝関節８１０ａを含んでいる。上部移植体８２０ａはほぼＵ字
形でかつ大腿骨８１４の膝蓋８１６を受け入れて取り囲む寸法を有している。下
部移植体８３０ａはほぼＴ字形で、かつ脛骨８１８の遠位末端の頂部に嵌合する
寸法を有している。膝関節置換の手術中、外科医は、骨、まわりの組織および軟
骨の疾患部分を関節から除き、次に、膝蓋８１６と脛骨８１８の遠位末端を再形
成して、それぞれが、上部移植体８２０ａと下部移植体８３０ａを受け入れる（
図１０Ｅ参照）。
【００５５】 好ましくは、上部移植体８２０ａは、一対のだぼ８４２ａを備え、そのだぼは
移植体８２０ａから突出し、全体が、膝蓋８１６にドリル明けされた対応する一
対のくり穴８７２に係合する寸法を有している。同様に、下部移植体８３０ａは
、脛骨８１８の遠位末端にドリルで穴あけされた対応するくり穴８７０に係合す
るだぼ８３２ａを有している。好ましくは、だぼ８４２ａと８３２ａは、だぼ８
４２ａと８３２ａの全長にそって延びる複数のチャネルまたは溝８４０ａを有し
、そしてこれらのチャネルまたは溝は、以下の二重機能、すなわち１）これらだ
ぼのくり穴８７０と８７２内への挿入とこれらくり穴内での安定化を容易にしお
よび２）音エネルギー３０’を骨８１６，８１８中に伝播して骨の内伸長を刺激
する経路を提供する機能を提供する。場合によっては、外科医は、特定の接着剤
またはセメントを使用して、移植体８２０ａ，８３０ａを既存の健康な骨８１６
，８１８に結合することができる。他の場合には、移植体８２０ａ，８２０ｂが
多孔質の生物適合性材料を含み、その材料は、患者自身の骨と、その細孔中に増
殖させて、移植体８２０ａ，８３０ａを適正位置に保持することができる。
【００５６】 好ましくは、上部と下部の移植体８２０ａ，８３０ａ両者の内側周縁もそれぞ
れ複数の溝８４７ａと８４５ａを有し、これらの溝は、骨８１６，８１８の頂部
の上部移植体８２０ａと下部移植体８３０ａを安定化し、かつ骨の内伸長を刺激
する音エネルギー３０’の経路を提供する。
【００５７】 図１０Ｂに最もよく示されているように、下部移植体８３０ａの頂部には一対
の四角形の凹所８５０ａが設けられ、これら凹所は上部移植体８２０ａの最下部
が、揺りかご様方式で着座するように設計されている。これによって、移植体８
２０ａ，８３０ａは互いに、当初の膝関節の自然運動に似た自然な揺動運動を行
うことができる。上部移植体と下部移植体を係合させると、膝関節を囲む筋肉と
靱帯は先の位置に戻され、その結果、協働して関節８１０ａを適正位置に保持す
る。
【００５８】 図１１Ａと１１Ｂは本発明の膝人工補具の別の実施態様を示し、この人工補具
は、類似の揺りかご方式で互いに係合して人工膝関節８１０ｂを形成する類似の
上部移植体８２０ｂと下部移植体８３０ｂを備えている。より詳しく述べると、
上部移植体８２０ｂと下部移植体８３０ｂは、各だぼ８４２ｂと８３２ｂがそれ
ぞれ溝の代わりにその全長にわたって延びる細長い共振チャンバー８４３ｂと８
３２ｂを備えていることを除いて、図１０Ａ−１０Ｈについて先に述べたのと類
似の方式で、全体がそれぞれ、膝蓋８１６および脛骨８１８の遠位末端に係合す
るよう成形されている。
【００５９】 図１１Ｂに最もよく示されているように、上部移植体８２０ｂと下部移植体８
３０ｂは、それぞれ再度チャネル８２３ｂと８２２ｂを備え、これらの再度チャ
ネルは、音エネルギー３０’を、だぼ８４２ｂ，８３２ｂの共振チャンバー８４
３ｂ，８３３ｂの方へ運ぶ。好ましくは、各再度チャネル８２３ｂ，８２２ｂは
、それぞれ、音エネルギー３０’を、対応する共振チャンバー８４３ｂ，８３３
ｂ中に導く反射面８４５，８３５ｂを備えている。好ましくは、その反射された
音波３０’は、共振チャンバー８４３，８３３ｂの内壁に反響して、人工補具８
１０ｂを共振させ、骨の内伸長を刺激する。
【００６０】 人工補具８１０ａまたは８１０ｂまたはその一部を、膝蓋８１６および脛骨８
１８の中で、特定の周波数にて、一週間毎、，二週間毎，毎日または他の特定の
時間基準で短時間、例えば２０分間共振させることによって、その音エネルギー
が、だぼ８４２ａ，ｂと８３２ａ，ｂを囲む海綿軟骨を刺激して内方に増殖させ
、上部部材８２０ａ，ｂと下部部材８３０ａ，ｂを安定化する。
【００６１】 図１２Ａ〜１２Ｃは本発明のさらに他の実施態様を示し、この実施態様は、上
腕骨９１４の下部末端と尺骨の上部末端９１６を係合させるように設計された人
工肘移植体９１０ａの実施態様である。より詳しく述べると、人工補装具９１０
ａは一対のテーパー付きスパイク様挿入部材９２０ａと９３０ｂを備え、これら
部材は、枢軸９３５ａのまわりに互いに枢支接合されている。上部スパイク部材
９２０ａは、好ましくは肘頭突起と鉤状突起の間の尺骨９１６の髄腔９２８中に
ドリル明けされたくり穴９２２中に挿入される寸法を有している。下部スパイク
部材９３０ａは、肘頭窩２１を通じて上腕骨の髄腔９３８中にドリル明けされた
くり穴９３２中に挿入する寸法を有している。外科医は、先に述べた人工補装具
について説明したのと全く同じ方式で、特別の接着剤またはセメントを使用して
、スパイク部材９２０ａ，９３０ａを既存の健康な骨９１６，９１８または患者
自身の骨を細孔中に増殖させることができる多孔質材料に結合させて、スパイク
部材９２０ａ，９３０ａを適正位置に保持することができる。
【００６２】 好ましくは、スパイク部材９２０ａ，９３０ａ各々の外周縁はそれぞれ複数の
溝またはチャネル９４２ａと９４０ａを有し、これらの溝またはチャネルは、ス
パイク部材９２０ａと９３０ａのくり穴９２８，９３８への挿入を容易にしかつ
これらスパイク部材をこれらくり穴内で安定化し、また、音エネルギー３０’を
くり穴８１６，８１８中に伝播する経路を提供して骨の内伸長を刺激する。使用
中、図１２Ｃに最もよく見られるように、外部変換器１２が音波３０を下部スパ
イク部材９３０ａの方に発射している。その音エネルギー３０’は、次に、スパ
イク部材９３０ａと髄腔９３８の間のスパイク部材９３０ａの外周縁にそって走
行して骨の内伸長を刺激する。
【００６３】 上記のように、スパイク部材９２０ａ，９３０ａは枢軸９３５ａによって互い
に接合され、その枢軸によって、スパイク部材９２０ａ，９３０ａは、互いに、
原肘関節の自然運動に似た、枢軸運動を行うことができる。
【００６４】 図１３Ａ〜１３Ｃは本発明の別の実施態様の人工肘関節９１０ｂを示し、この
人工肘関節は、枢軸９３５ｂで接合されて人工補具９１０ｂを形成する類似の上
部スパイク部材９２０ａと下部スパイク部材９３０ｂを備えている。図１２Ａ〜
１２Ｃに示した実施態様と同様に、スパイク部材９２０ｂと９３０ｂはそれぞれ
、尺骨９１６と上腕骨９１４の髄腔９２８，９３８中にドリル明けされた対応す
るくり穴９２２，９３２中に挿入するように成形されている。しかし、スパイク
部材９２０ｂ，９３０ｂの外周縁に設けられた溝の代わりに、スパイク部材９２
０ｂ，９３０ｂ各々はそれぞれ細長い共振チャンバー９２４ｂと９３４ｂを有し
、これら共振チャンバーは、その全長がそれぞれの遠位末端９２６ｂと９３６ｂ
の方に延びている。
【００６５】 図１３Ｃに最もよく見られるように、外部超音波変換器１２が音波３０を発射
し、その音波は、身体組織を通じて、人工補具９１０ｂの方に経皮送達される。
好ましくは、前記音波３０は開口９２３ｂ，９３３ｂに集中され、その結果、大
部分の音波エネルギーが、共振チャンバー９２４ｂ，９３４ｂの開口９２３ｂ，
９３３ｂに入って共振チャンバー９２４ｂ，９３４ｂの内壁に反響して、各スパ
イク部材９２０ｂ，９３０ｂを共振させる。場合によっては、共振チャンバー９
２４ｂ，９３４ｂを流体で満たして、音波３０’の共振チャンバー９２４ｂ，９
３４ｂを通じての伝播を容易にすることが好ましい。
【００６６】 スパイク部材９２０ｂ，９３０ｂを、髄腔９２８，９３８内で共振させること
によって、反響エネルギーが、髄腔９２８，９３８を囲む海綿軟骨を刺激して内
方に増殖させて、人工補具９１０ｂを骨９１６，９１４中に安定化する。
【００６７】 上記のことおよび各種図面を参照して、当該技術分野の当業技術者は、本発明
が、その範囲から逸脱することなく、特定の変形を実施できることが分かるであ
ろう。例えば、場合によっては、電力変換器（power transducer）への超音波を
変換するため変換器を採用しおよび／または内部に収容された変換器を活性化す
るため音声信号を使用することが好ましい。共振チャンバーを超音波伝導流体で
満たすことが好ましいが、場合によっては、共振チャンバーを、固体物質で満た
した共振ホーンとして形成することが好ましい。
【００６８】 図１０〜１３に示す各種の人工補装具は、構造が図３に示す共振チャンバーに
類似している共振チャンバーを示しているが、本願に記載の各種共振チャンバー
は、図１０〜１３の実施態様の人工補装具と組み合わせて利用できると考えられ
る。同様に、図７Ａ〜７Ｅについて示されている人工補具の外周縁に示す各種パ
ターンは、図１０〜１３に示す人工補装具に利用できると考えられる。
【００６９】 本願に示す内部導波管と外部導波管に加えて、上記構造は、予め定められたパ
ターンでまたは一様に配置された当該技術分野で公知のタイプの多孔質コーティ
ングと組み合わせて使用できると考えられる（例えば、米国特許第4,536,854号
、同第5,018,285号および同第5,004,476号参照）。
【００７０】 本発明の各種実施態様は、超音波療法と協働して人工補装具中に骨の内伸長を
誘発する配置構成を提供し、かつ人工補具と骨との間のより安定した固着を提供
する。本発明の特定の実施態様を説明してきたが、本発明はその範囲が、当該技
術分野が認める大きさでありかつ本明細書が同様に読みとられるので、前記実施
態様に限定されない。したがって、上記説明は、本発明を限定するとみなすべき
ではなく、好ましい実施態様の例示に過ぎない。当該技術分野の当業者は、本発
明の範囲と精神に含まれる他の変形を想定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 大腿骨上部に移植された人工股関節と、その人工補具に対して音波を発射して
骨の内伸長を刺激する外部変換器を示す本発明の一実施態様の正面図である。
【図１Ｂ】 内部反射面と共振チャンバーを示す、図１の人工股関節の部分断面図である。
【図１Ｃ】 外部変換器が音波を前記反射面に発射し、次いで、その反射面が前記音波を共
振チャンバーを通じて下方に向けるのを示す、図１の人工股関節の部分断面図で
ある。
【図２Ａ】 共振チャンバー内に取り付けられた内蔵変換器を示す、図１の人工股関節の別
の実施態様の部分断面図である。
【図２Ｂ】 外部変換器が内部変換器に対して音波を発射し、次に、その内部変換器が共振
チャンバーを通じて下方に音波を発射するのを示す、図２Ａの人工股関節の部分
断面図である。
【図３】 音波と共振チャンバーの内壁との間の干渉を最大限にするため渦巻形態で配置
構成されかつそのための寸法を有する共振チャンバーを示す、図１の人工股関節
の別の実施態様の部分断面図である。
【図４】 共振チャンバーの内壁から人工補具の最外周縁まで延びてエネルギーを、髄腔
の内壁に直接、伝導する一連の横方向に延びる長穴を示す。図１の人工股関節の
別の実施態様の部分断面図である。
【図５Ａ】 人工補具をかこんで、音波を人工補具の外周縁にそって下方に発射して、髄腔
のまわりの骨からの骨の内伸長を刺激する変換器カラーを示す、図１の人工股関
節の別の実施態様の部分断面図である。
【図５Ｂ】 音波を内部に伝播させるため内部に配置された共振チャンバーおよび音波を人
工補具の外周縁にそって下方に発射するための変換器カラーの両者を備えた人工
股関節を示す図５Ａの別の実施態様の部分断面図である。
【図６Ａ】 多孔質コーティングと、音エネルギーを髄腔に伝導するための人工股関節の外
側シェルとの間に配置された圧電／圧電セラミックの膜材料を示す、図１の人工
股関節の別の実施態様の正面図である。
【図６Ｂ】 図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線断面図である。
【図７Ａ〜７Ｅ】 音波の髄腔への伝播を促進するため、人工補具の外周縁に配置された各種パタ
ーンを示す、図１の人工股関節の各種実施態様の正面図である。
【図８】 人工股関節と髄腔を通じて伝播される音信号を監視し記録する送信メインユニ
ットと送信／受信プローブを備えた診断装置の正面図である。
【図９】 送信メインユニット、人工股関節を通じて音波を送るプローブ、および人工股
関節を通じて伝播される音信号を監視して、その情報を前記メインユニットにリ
レーバックする受信センサアレイプローブを有する別の実施態様の診断装置の正
面図である。
【図１０Ａ〜１０Ｊ】 大腿骨の下部と脛骨の上部との間に移植された人工膝関節と、その人工補具に
対し音波を発射して骨の内伸長を刺激する外部変換器とを示す本発明の別の実施
態様の各種の図を示す。
【図１１Ａと１１Ｂ】 各々、共振チャンバーを内部に設けられた複数のだぼを有し、その共振チャン
バーを通じて音エネルギーを伝播して骨の内伸長を刺激する人工膝関節の別の実
施態様を示す。
【図１２Ａ〜１２Ｃ】 上腕骨と尺骨との間に移植された人工肘関節と、音波を前記人工肘関節に発射
して骨の内伸長を刺激する外部変換器とを示す本発明の別の実施態様の各種の図
である。
【図１３Ａ〜１３Ｃ】 内部に配置された複数の共振チャンバーを有し、そのチャンバーがそれを通じ
て音エネルギーを伝播して骨の内伸長を刺激する別の実施態様の人工肘関節を示
す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月１５日（２００１．１．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 810 ＰＡＳＳＡＩＣ ＡＶＥＮＵＥ，Ｗ ＥＳＴ ＣＡＬＤＷＥＬＬ，ＮＥＷ ＪＥ ＲＳＥＹ 07006，Ｕ．Ｓ．Ａ． Ｆターム(参考） 4C060 JJ11 JJ27 LL20 4C097 AA01 CC01 DD06 FF20

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一骨セグメントに係合する第一部分を備え、その第一部分
    が音エネルギーをチャネルを通じて前記第一骨セグメントに伝播する少なくとも
    一つのチャネルを備える骨人工補具。
  2. 【請求項２】 第二骨セグメントに係合する第二部分をさらに備える請求項
    １に記載の骨人工補具。
  3. 【請求項３】 前記チャネルが、前記第一部分を通じて配置された共振チャ
    ンバーを画成する内側反射面を備える請求項１に記載の骨人工補具。
  4. 【請求項４】 前記チャンネルが、前記第一部分と第二部分の少なくとも一
    方を通じて配置された共振チャンバーを画成する内側反射面を備える請求項２に
    記載の骨人工補具。
  5. 【請求項５】 前記共振チャンバーが、音エネルギーを受け取る少なくとも
    一つの開口を有する請求項３に記載の骨人工補具。
  6. 【請求項６】 前記共振チャンバーが螺旋状形態である請求項５に記載の骨
    人工補具。
  7. 【請求項７】 音エネルギーを受け取る前記部分に隣接して配置された変換
    器をさらに備え、音波を前記チャネルを通じて発射する請求項１に記載の骨人工
    補具。
  8. 【請求項８】 第一骨セグメントに係合する第一部分；および第二骨セグメ
    ントに係合する第二部分； を備え、前記第一部分と第二部分の少なくとも一方が、音エネルギーを前記対応
    する骨セグメントに伝播する少なくとも一つの手段を備える骨人工補具。
  9. 【請求項９】 前記伝播手段が、前記第一部分と第二部分のうちの一方に係
    合する変換器カラーを備える請求項８に記載の骨人工補具。
  10. 【請求項１０】 前記伝播手段が、前記第一部分と第二部分のうちの少なく
    とも一方に隣接して配置された変換器を備える請求項８に記載の骨人工補具。
  11. 【請求項１１】 前記第一部分と第二部分の少なくとも一方がそれを包む多
    孔質コーティングを有する請求項８に記載の骨人工補具。
  12. 【請求項１２】 前記伝播手段が、前記多孔質材料と前記部分の外周縁との
    間に配置された圧電膜材料を備える請求項１１に記載の骨人工補具。
  13. 【請求項１３】 前記伝播手段が、前記多孔質材料と前記部分の外周縁との
    間に配置された圧電セラミック膜材料を備える請求項１１に記載の骨人工補具。
  14. 【請求項１４】 骨盤骨の寛骨臼に係合する球状部分を備え、そして前記第
    一部分が大腿骨の髄腔に係合する移植体である請求項１に記載の骨人工補具。
  15. 【請求項１５】 前記チャネルが、前記移植体を通じて配置された共振チャ
    ンバーを画成する内側反射面を備える請求項１４に記載の骨人工補具。
  16. 【請求項１６】 前記共振チャンバーが、音エネルギーを受け取る少なくと
    も一つの開口を有する請求項１５に記載の骨人工補具。
  17. 【請求項１７】 前記移植体の外周縁は、前記移植体の外面に沿った音波の
    伝播を促進するために、型取りがなされている請求項１４に記載の骨人工補具。
  18. 【請求項１８】 前記共振チャンバーが、前記共振チャンバーから外方向に
    延びて、音エネルギーを髄腔に直接送る複数の長穴を有する請求項１５に記載の
    骨人工補具。
  19. 【請求項１９】 第一部分が上腕骨の髄腔と係合しおよび第二部分が尺骨の
    髄腔と係合し、そして前記第一部分と第二部分が、互いに枢軸のまわりを移植可
    能である請求項１に記載の骨人工補具。
  20. 【請求項２０】 前記第一部分と第二部分が各々チャネルを備え、それらチ
    ャネルが各々、前記第一部分と第二部分の各々を通じて配置された共振チャンバ
    ーを画成する内側反射面を備える請求項１９に記載の骨人工補具。
  21. 【請求項２１】 前記共振チャンバーが各々、音エネルギーを受け取る開口
    を少なくとも一つ備える請求項２０に記載の骨人工補具。
  22. 【請求項２２】 前記第一部分と第二部分のうち少なくとも一方の外周縁は
    、前記部分の外面に沿った音波の伝播を促進するために型取りがなされている請
    求項１９に記載の骨人工補具。
  23. 【請求項２３】 第一部分が大腿骨と係合しおよび第二部分が脛骨と係合し
    、そして前記第一と第二の部分は、大腿骨と脛骨のうち一方が運動すると、互い
    に運動可能である請求項１に記載の骨人工補具。
  24. 【請求項２４】 前記第一部分が大腿骨に付随する対応するくり穴と係合す
    る少なくとも一つのだぼを有し、そして前記第二部分が脛骨に付随する対応する
    くり穴と係合する少なくとも一つのだぼを有する請求項２３に記載の骨人工補具
    。
  25. 【請求項２５】 前記チャネルが、前記各だぼを通じて配置された共振チャ
    ンバーを画成する内側反射面を備えている請求項２４に記載の骨人工補具。
  26. 【請求項２６】 前記共振チャンバーが各々、音エネルギーを受け取る少な
    くとも一つの開口を有する請求項２５に記載の骨人工補具。
  27. 【請求項２７】 前記第一部分と第二部分が、互いに枢支係合する外面、な
    らびに大腿骨および脛骨それぞれと係合する骨に対面する内面を備えている請求
    項２３に記載の骨人工補具。
  28. 【請求項２８】 前記第一部分が、ほぼＵ字形でありかつ大腿骨の膝蓋を囲
    み、そして前記第二部分がほぼＴ字形でありかつ脛骨の頂部に嵌合している請求
    項２７に記載の骨人工補具。
  29. 【請求項２９】 前記チャネルが、前記第一部分と第二部分の一方の前記骨
    に対面する内面にそって配置された複数の溝を有する請求項２７に記載の骨人工
    補具。
  30. 【請求項３０】 前記第一部分と第二部分の前記だぼの少なくとも一方が複
    数の溝を有し、その溝を通じて音エネルギーが伝播する請求項２４に記載の骨人
    工補具。
  31. 【請求項３１】 前記第二部分の前記外面が、前記第一部分の外面を揺りか
    ご様方式で着座させる少なくとも一つの凹部を有している請求項２７に記載の骨
    人工補具。
  32. 【請求項３２】 移植された人工補具の安定度を測定する方法であって； ａ）信号を送信および受信するプローブおよび前の信号データをより新しい信
    号データと比較し分析するコンパレータを有するソースを提供し； ｂ）前記プローブを前記人工補具に隣接して配置し； ｃ）初期信号を、前記プローブを通じて前記人工補具に送信し； ｄ）前記信号が前記人工補具を通じて伝播し戻った後、戻り信号を前後プロー
    ブから受信し； ｅ）前記戻り信号のデータを記憶し； ｆ）ステップ（ａ）〜（ｅ）を繰り返し；次いで ｇ）記憶された戻り信号データを比較し分析して移植体の安定化状態を確認す
    る； ステップを含んでなる方法。
  33. 【請求項３３】 移植された人工補具の安定度を測定する方法であって； ａ）信号を送るプローブおよび前の信号データをより新しい信号データと比較
    し分析するコンパレータを有するソースを提供し； ｂ）前記ソースに接続しそして前記信号が前記人工補具を通じて伝播するとき
    前記信号を監視する受信センサを提供し； ｃ）前記プローブを、前記人工補具に隣接して配置し； ｄ）前記受信センサを前記人工補具に沿って配置し； ｅ）信号を前記プローブを通じて前記人工補具に送信し； ｆ）前記信号が前記人工補具を通じて伝播するとき、 前記信号を前記受信センサで監視し； ｇ）前記信号データを記憶し； ｈ）ステップ（ａ）〜（ｇ）を繰り返し；次いで ｉ）記憶された信号データを比較し分析して移植体の安定化状態を確認する；
    ステップを含んでなる方法。
  34. 【請求項３４】 移植された人工補具を安定化する方法であって； ａ）第一部分、および音エネルギーを伝播する少なくとも一つのチャネルを有
    する骨人工補具を提供し； ｂ）前記第一部分を第一骨セグメント内に係合させ；次いで ｃ）音エネルギーを前記第一部分に定期的に加えて、音エネルギーを前記チャ
    ネルを通じて前記第一骨セグメントに送り骨の内伸長を刺激する； ステップを含んでなる方法。
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