JP2009529402A - 機械的振動の偏向 - Google Patents

Abstract

振動受信位置において機械的振動を偏向させるためのこの発明に従った装置であって、第１の軸に沿って振動させられ、このような振動を伝達して振動出力位置における第２の軸に沿った振動にし、第１の軸と第２の軸とが相対的に角度を形成する。当該装置は、本質的に、細長くて曲がった振動要素を含むことを特徴とし、その一方端に連結点と、他方端に分離点とが構成される。当該装置は、振動受信位置が振動にさらされると、当該振動要素が連結点と分離点とにおいて横方向に振動するような態様で設計される。

Description

この発明は、機械的振動、たとえば、制限された空間的条件により運動の自由が制限されている状況における超音波振動、の適用に関し、特に、機械的振動を特にソノトロード（sonotrode）または連結部品に偏向させるための装置に関する。

超音波処理機器は、現在、医療分野、中でも歯科学の分野でますます用いられるようになってきている。医学、特に歯科学における超音波機器の用途の一例は、多孔質組織にインプラントおよび調製物を固定するための新たに開発された方法である。当該方法は、たとえば、文献ＷＯ０２／０６９′８１７、ＷＯ２００４／０１７′９２７およびＷＯ２００４／０１７８５７に記載される。

実際に医学的に使用される超音波処理機器は、しばしば細長い形状のハンドルを備えているため、手工具の態様で歯科医のドリルと同じように使用することもできる。たとえば、圧電振動励振器は、工具またはワークピースに伝達される縦振動をソノトロードに引起こす。しかしながら、機器の形状が細長いために、アクセスしにくい位置での作業がより困難になる。

ソノトロードは、ＥＰ０５９４５４１から公知であり、環状の曲がった発振器として設計されている。ソノトロードは４つノード点の周りで振動し、これにより約９０°の角度での振動の偏向が可能となる。ソノトロードは５つ以上のノードを中心として振動し得るので、別の整数分周器を中心とした３６０°、たとえば約１２０°の偏向が可能となる。ＥＰ０５９４５４１のソノトロードについての不利点は、それが環状構造のために比較的多くのスペースを占めることである。さらに、ソノトロードに連結された電力のほぼ半分しか工具またはワークピースに連結されない。さらに別の不利点は、３６０°の整数分周器の角度を中心とした偏向しか実現できないことである。さらなる不利点として、環状の設計であるためにわずかな振動振幅しか実現できない。

超音波の偏向についての代替的な手順が米国特許文献６１３９，３２０に記載される。偏向チャネルは流体を含んでおり、そこを通る縦振動は偏向チャネルの形状に従って逸らされる可能性がある。これによる不利点は、流体に何らかの圧縮性があるためにエネルギが失われ、これにより流体が加熱されてしまうことである。

したがって、この発明の目的は、最先端技術に従った概念の不利点を克服し、制限された空間的条件での適用に特に適している、機械的振動の偏向についての解決策を提供することである。

振動受信位置と振動出力位置との間でほぼ１００°〜１３０°の偏向を可能にする解決策が特に好ましい。というのも、アクセスし難い位置での作業がしばしば、これらの角度では特に容易になるからである。

この目的は、添付の特許請求の範囲において規定されるように、この発明によって達成される。

振動受信位置で機械的振動を偏向させるためのこの発明に従った装置は、第１の軸に沿って振動させられ、このような振動を伝達して振動出力位置における第２の軸に沿った振動にする。この場合、第１および第２の軸は互いに対してある角度を形成している。当該装置は、振動受信位置においては、振動励振器を接続するよう設計され、振動出力位置においては、工具、ワークピースまたは中間部品を接続するよう設計されている。当該装置は、本質的に、連結点および分離点が配置されている２つの端部間で曲げられた細長い振動要素を含むことを特徴とし、当該装置は、振動受信位置が振動にさらされると振動要素が連結点と分離点とにおいて横方向に振動するように設計されている。

機械的振動はたとえば超音波振動である。
この発明に従った装置は、上述の教示によれば、こうしてソノトロードとして機能する。この場合、「ソノトロード」という語は、当該装置が工具またはワークピース上に直接係合するはずであることを意味するのではなく、中間部品が存在していてもよく、これにより、振動がソノトロードから工具もしくはワークピース、またはさらには中間部品に伝達され得ることを意味する。

振動が振動要素によって横方向にタップされるために、振動要素は「ハンマー」の態様で作用し、これが、振動により、振動要素軸に対して横向きである工具、ワークピースまたは中間工具に当たる。

この発明に従った手順により、分離点において優れた直線性を呈する振動、すなわち、所望される（振動要素に対して横方向の）振動方向に対して極僅かに横方向の成分を有する振動、を発生させることができることが判明した。すなわち、長手方向に延在する楕円形の経路に沿って生じる振動を発生させ、これにより、直線に沿った振動にぴったりと近似させ得ることが可能となる。

装置と工具、ワークピースまたは中間部品との間、および振動励振器と装置との間に堅固で解放可能な連結が存在してもよい。このような連結の結果、工具、ワークピースまたは中間部品が振動出力位置における振動に完全に関与することとなる。すなわち、いずれの場合にも、半波長が両方とも伝達されることとなる。代替例として、緩い接触だけで伝達がなされてもよく、この場合、圧縮力だけが伝達され、引張力は伝達されなくてもよい。

振動要素の細長くて曲がった設計は、長手方向軸と、これにより長手方向および横方向とが規定されることを意味する。振動要素は、たとえば、如何なる断面を持つ曲がったロッドの形状であってもよく、この場合、ロッドの断面積はその長さにわたって一定でなくてもよい。連結点および分離点は、いずれの場合にも、ロッドの一方端付近に位置し得る。付加的な要素がロッド、たとえば塊に締結されてもよく、これにより、連結点と分離点との振動間における振幅比が影響を受ける可能性がある。

この発明が基づいている１つの認識として、細長く曲がった部分を備えたこのような振動要素の横方向の振動は、さまざまな角度を中心として機械的振動を偏向させるのに適しており、これは、振動要素の幾何学的形状に選択肢があるためにほぼ自由に選択され得る。

好ましくは、振動要素はある面で作動し、その面で振動する。偏向角は、当該面における振動要素の曲がりによって、さらに、連結点および分離点の位置によって決定される。当該面の曲がりによって内側および外側が規定される。分離点が外側に位置している場合、偏向角は、曲げ角度に対応し、こうして、連結点と分離点との間における振動要素の長手方向軸における角度に対応する。これに対し、分離点が内側に位置する場合、偏向角は
１８０°から曲げ角度を引いたものとなる。

一般にさほど好ましくない或る状況下では、振動要素の端部側に取付けられた物体（工具、ワークピースまたは中間部品）による振動要素の振動のタッピングも可能となる。「外側の」分離点とは、機械加工中の工具、ワークピースまたは中間部品が振動要素の曲がりに対して外側に位置することを意味し、「内側の」分離点とは逆にそれが内側に位置することを意味する。

実際には、外側寸法が大幅に変動する如何なる偏向角も、曲げ角度ならびに連結点および分離点を選択することにより可能となる。最先端技術とは対照的に、その外側寸法は、たとえば、（２つの振動要素アームに対応する）２つの振動要素の半片の質量の重心を選択したり、連結点および分離点（内側／外側）を選択したりすることにより、或る制約内で所与の偏向角、周波数および電力ならびに所与の振幅比について選択され得る。振動要素は、たとえば、工具、ワークピースもしくは中間部品「の方に」または「そこから離れるように」曲げられ得る。

曲げ角度が９０°を上回っており、連結点および分離点が外側に位置する場合が特に好ましい。これは、空間上の理由から特に好都合であり、９０°を上回る曲げ角度は、振動技術についての理由からも特に好都合であることが判明した。

好ましい偏向角は、１００°〜約１３０°の間であり、特に好ましくは１１０°〜１２０°の間である。この発明はまた、３６０°の整数分周器ではない偏向角を可能にする。

振動要素は、たとえば、円の弧の扇形に本質的に対応する形状であってもよく、Ｖ字型、Ω型、フック型などであってもよい。振動要素全体が均一に湾曲しているわけではなく、湾曲領域（たとえばＶ字型またはΩ型）において特に湾曲が大きくなっている実施例においては、湾曲領域に接続する２つのアームは等しく長くなくてもよく、振動要素は非対称の形状であってもよい。いずれの場合も、振動要素は閉じたリングを形成しておらず、湾曲が均一または不均一である、いわば開いたリングを形成している。これはいくつかの局面から有利である。一方では、閉じられていない設計のために環状のソノトロードの場合よりもはるかに大きい振幅が可能であり、他方では、環状のソノトロードの場合、振動する振動のノード間にいくつかの部分が存在する。しかしながら、適用時にこのような各々の部分の振動は利用されない。使用されない部分を振動させるのに必要な電力がこうして失われる。このため、この発明に従った設計の効率性が、概して、最先端技術に従った環状のソノトロードより高くなる。最後に、非環状の設計も有利である。というのも、上述のとおり、実質的に無限の偏向角が実現され得、空間要件がより低くなるからである。

振動要素の断面は均一でなくてもよく、異なっていてもよい。断面またはアーム長さのこのような変形、材料を選択する場合と同様に、断面の輪郭、振動要素の形状および質量分布、ならびに、連結点および分離点の位置、および接合部の可能な設計、付加的な要素などを用いて、固有振動の形状、固有周波数および振幅比に影響を及ぼし得る。たとえば、振幅増幅または振幅低減は、２つのアーム間の質量分布を選択することによりもたらさすことができる。

振動要素は、たとえば、音叉の２つのアームと同様に設計されてもよく、この場合、振動要素の２つのアームは、楽器の調律に用いられる音叉とは対照的に、互いに対して平行ではなく、タスクに適合するある角度をなして動く。

振動要素は、連結点において、振動を生成する装置、たとえば超音波機器、の振動励振器にたとえば弾力的に接続される。弾性接続手段は、接続の剛性（より正確にいえば、そ
のばね定数）が振動要素自体の剛性よりも小さく、かつ、装置の他の構成要素の剛性よりも小さいことを意味する。

振動励振器と振動要素との間の弾性接続により、固有振動に対応する振動が励振周波数で形成されることが可能になるが、この場合、振動要素の質量の重心、いわば振動要素全体、が偏向中に大幅に変位する必要はない。これは効率性に好ましい影響を及ぼす。というのも、加速の必要な質量がさほど大きくならないからである。

第１の好ましい実施例に従った、振動励振器と振動要素との間の接続は、接合部、たとえば弾性の接合部を含み得る。これは、たとえばヒンジ状の態様で機能する。すなわち、ある一方向への傾斜運動を可能にするが、この方向に対して垂直な方向への傾斜運動は許可しない。接合部は、振動要素の端面に、または横方向に取付けられてもよい。これは、好ましくは振動要素と締結要素との一体型として設計されており、くびれた形状であってもよく、これにより材料の厚さが局所的に低減されるため、接合部により、振動要素面における回動が可能となるが、それに対して垂直な回動は不可能となる。

当該装置が任意に含み得る締結要素は、振動要素を振動励振器に連結する役割を果たす。これは、たとえばねじ切りされたピンとして設計されており、振動励振器に直接ねじ込まれる。締結要素がヒンジと振動要素との一体型として設計されているのであれば、当該装置は或る状況下では単一の部品だけを含めばよく、これはまた、処理の際に、製造技術局面に関して有利となる。

さらなる実施例にしたがうと、締結要素と振動要素との間の接続、または装置が締結要素を備えない場合、振動励振器と振動要素との間の直接的な接続も堅固になり得、たとえば、ねじ込まれた、接合されたかもしくは場合によっては固定された、リベット留めされたまたはさまざまに設計された接続として存在し得る。

当該装置が締結要素を含む場合、振動受信位置は主としてここに位置する。締結要素は、少なくとも、振動受信位置がピン状領域の一方の端面に位置している領域においてはピン状であってもよく、他方の端面は遷移領域を振動要素に接続するが、これもヒンジを含んでいる。

この発明に従った振動励振器と当該装置との間の固定された（弾性であるかまたは堅固な）接続は用途に応じて有利になり得るが不要である。実際には、この発明に従った振動励振器と装置との間に任意の材料接続は何であれ不要であるが、緩い接続があってもよい。振動励振器はたとえば当該装置にのみ適用され得る。この場合、振動励振器は（「ノックによってのみ」）圧縮力として当該装置だけに作用し得るが、引張力を及ぼさないだろう。すなわち、振動励振器が当該装置を「ハンマーで打つ（hammers）」。こうして、振動励振器と装置との間の連結がほぼ半分の波長のためにのみ存在する。この場合、当該装置の励振周波数および固有周波数は、たとえば固有周波数に対応する励振周波数もしくは固有周波数の高調波、または当該装置の固有周波数の整数分周器により互いに有利に整合する。

振動出力位置は、振動要素の分離点とほぼ合致するが、必ずしも合致しなくてもよい。好適な連結構成は振動出力位置において設けられ、これにより、工具、ワークピースまたは中間部品が当該装置に一時的に接続され得るので、機器のユーザは、機械的振動による工具、ワークピースまたは中間部品への衝突中に、これを必要な範囲で誘導して特に圧力を加え得る。

振動出力位置（このため、ほぼ分離点）における１つの連結構成は、たとえば装置上の
連結ピンを含んでいてもよく、これは工具、ワークピースまたは中間部品における対応する穴に係合し得る。このようなピンは如何なる形状であってもよく、たとえば如何なる断面形状を有する円筒形または円錐形であってもよい。しかしながら、逆に、装置に穴があって、対応するピンが工具、ワークピースまたは中間部品にあってもよい。これらの連結構成では、製造および処理が特に簡単なものになる。しかしながら、状況に応じて、詰まりが起こる危険があり、角度誤差が生じる可能性がある。

ピン−ホール連結の代替例として、ボールソケットが振動要素上または工具／ワークピース／中間部品上にあってもよく、これは片方の部品の対応するボールと協働する。これにより詰まりが回避される。円筒対称ではないために回転可能に固定されるボールソケットは、振動を生成する機器によって機械加工中に工具／ワークピース／中間部品の向きを規定しなければならない状況において、特に長手方向軸を中心とした回転が防止されなければならない状況において用いられ得る。ピン−ホール接続に対する類似の解決策も想定され得るが、これにより、回転円筒形ではなく、断面が多角形であるかまたは別の態様で回転対称ではない形状が選択される。

当該装置と工具、ワークピースまたは中間部品との間の固定された接続、弾性接続または堅固な接続は、振動出力位置において必ずしも必要ではない。逆に、この接続は、誘導された態様であろうと誘導されない態様であろうと、工具、ワークピースまたは中間部品上に適用されハンマーの態様で作用する装置に位置してもよい。固定された接続の場合、連結は付加的な構成を包んでいてもよく、これにより、引張力が工具、ワークピースまたは中間部品に伝達され得る。このような別個の構成はそれ自体が公知の態様で、縦に並んで係合し、たとえばバヨネット固定もしくはねじの態様で、またはそれ自体が公知の別の態様で振動方向に対して横方向に動く要素を含み得る。

振動要素はたとえばチタンまたはステンレス鋼から製造されてもよい。この代替例として、特定の実施例にしたがって、永久的な強度を有する振動要素のための材料が用いられる。すなわち、そのＳ−Ｎ曲線（stress-number curve）は、多数の付加変動のために、０ではない値に漸近的に進む傾向がある。このような材料は概して立方−空間を中心とした構造を有する。この例にはフェライト鋼、たとえばばね鋼がある。これは、チタンまたはさらにはアルミニウム（別の使用可能な材料）には該当しない。これにもかかわらず、これらの材料は、最大限の偏向に比べて振動要素の振動偏向が動作時に小さいものであれば、場合によっては好適である。他の可能な材料として、セラミックス、金属ガラス、または場合によっては他のガラスなどが挙げられる。

この発明の主題はまた、いずれの場合にも上述の教示に従って設計されている第１および第２の装置を含む、機械的振動を偏向させるための器具であり、この場合、第１の装置の振動出力位置は、その分離点における第１の装置の横方向の振動がその連結点における第２の装置の横方向の振動をもたらすような態様で、第２の装置の振動受信位置に連結される。到達可能な偏向角の範囲はまた、この器具により、個々の装置に比べてさらに延在し得る。さらに、結果として、付加的な変動性が得られる。特に、２つの面における偏向が可能である。たとえば、第２の装置は第１の装置に対して制御および回転可能であり得る。好適な回転方向がハンドグリップから、または好適なリモートコントロールを介して操作され得るので、ユーザは、状況に応じてはアクセスできない装置に直接対処する必要はない。この代替例として、当該装置はまた、２つの装置が規定された角度で互いに固定されるように設計されてもよい。この規定された角度はたとえばその場所以外でも適合し得る。

上述の連結構成のうちの１つは、振動出力位置における第２の装置上にあってもよく、これにより、工具、ワークピース（たとえばインプラント）または中間部品が第２の装置
に連結される。

超音波機器は振動励振器、振動励振器起動電子機器、ならびに上述の教示に従って設計された装置または器具を備える。

当該超音波機器は、振動励振器と装置（ソノトロード）との間の連結が固定されている場合、好ましくは、励振周波数が振動要素の（第１の）固有周波数未満になるように動作する。入力振幅を選択することにより出力振幅が容易に制御され得るので、固有周波数とは異なる励振周波数は有利である。これとは対照的に、共振時の動作の場合、振動要素（または分離点における振動）の振幅は制御するのが非常に難しい。さらに、振動要素および振動励振器は互いに較正が整合していなくてもよい。励振周波数が固有周波数よりも上にある場合、適用中にかかる大きな負荷による周波数の低下が、共振周波数に近い周波数を招く可能性がある。振動励振器と装置との間の連結が緩い場合、励振周波数は、共振周波数またはこれの整数分周器に対応し得る。

超音波機器の動作周波数は好ましくは１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの間である。２０ｋＨｚの動作周波数であれば、振動要素の共振周波数は、好ましくは、少なくとも１ｋＨｚであるか、または、より好ましくは、これよりも高い少なくとも２ｋＨｚであるはずである。概して、当該機器は、振動要素の共振周波数よりも低い少なくとも５％で有利に動作する。

超音波機器の電力（すなわち、振動励振器の有用な電力）は、歯科用インプラントの埋込みのために、たとえば２０Ｗ〜１５０Ｗの間であり、振動の（偏向後の）振幅は１０μｍ〜８０μｍの間、たとえば２０μｍ〜８０μｍの間の領域である。必要な電力は、工具／ワークピース（場合によっては実現可能な中間部品を含む）の質量、減衰、摩擦係数などに依存する。これは、或る状況下では、歯科用インプラントに比べて比較的小さいＣＭＦインプラントの場合には、上述の値の約１／５にすぎない。超音波機器の電力および振幅は、インプラントの性質（より大きなインプラントのための締結構成、たとえば、ボールソケットを締結するためのピンが有効である）に応じて、他の外科的用途でインプラントを埋込めるよう広い範囲で変動し得る。電力は選択された用途に著しく依存し、たとえば、０．５Ｗ〜３００Ｗ以上、たとえば最大２ｋＷであってもよく、振幅は５μｍ〜２００ｍｍであってもよい。

所望の電力により装置の慣性モーメントが決定される。振動要素の剛性はこのための重要な要素であり、そのために、その部品も断面積によって決定される。２０ｋＨｚの周波数で歯科用インプラントを埋込むためのチタンの振動要素の場合、断面積はたとえば１０〜５０ｍｍ²であってもよい。

長手方向の機械的振動で物体に当てるための方法および外科的方法は、同様に、発明の主題である。

この発明に従った装置およびそれに基いた器具ならびに超音波機器は、外科的方法と組合せると特に有利である。というのも、利用可能な空間が非常に制限されたり超音波機器が如何なる向きにも適用できないような状況が常に起こるからである。

この発明に従った方法およびこの発明に従った超音波機器は、一方では、歯科、頭蓋顎顔面外科手術および最小侵襲手術（ＭＩＳ：minimal invasive surgery）に適用された場合、特に有利である。多孔質材料にインプラントおよび調製物を締結するための、冒頭において述べた新しく開発された方法によれば、インプラントまたは調製物は、機械的振動により元の場所、すなわち患者に衝突させられ、固定材料に打込まれる。この発明に従っ
た装置は、如何なる角度、特に口内にアクセスするのに人間工学的に有利であり、たとえば歯科用穿孔機器によりグリップとドリルとの間の角度として想定される約１１０°〜１２０°の範囲の角度、での機械的振動の偏向を可能にする。当該装置では、この発明に従った形状のために、口内でわずかなスペースしか必要とならず、動作高さが低くなる。これにより、患者が口を大きく奥まで開けることが難しいような困難な状況下でも作業が可能となる。この発明に従った装置は、外科の頭蓋顎顔面（ＣＭＦ：cranio-maxillo-facial）の分野における他の応用例に対しても有利である。この発明はまた、工学、特に精密工学の分野において有利である。

当該装置は、特に好ましくは、中でも、二次的損傷を防ぎ、これにより機械的に振動する装置から身体と組織部分を保護する役割を果たし得る保護用ハウジングの態様のカバーをさらに含む。当該カバーは同時に、工具、ワークピースまたは中間部品を保持および案内するためのガイド構成も含み得る。

最小侵襲手術のためにこのような保護用ハウジングの外側寸法を可能な限り小さくしておくことも想定され得る。たとえば、装置とそれを囲むハウジングとは、内径が最大８ｍｍの円筒形の管に空間を有するような寸法にされてもよい。

同様に、この発明に従った装置、この発明に従った器具、およびこの発明に従った超音波機器は、他方では、埋込み手術や骨の手術への適用に特に有利である。たとえば、この発明に従った装置として設計されたソノトロードはまた、関節インプラントおよび脊柱インプラントと組合せると外科手術で有利になり得る。これは、一般に、人体内でアクセスが困難な位置にインプラントを締結するのに適しており、たとえば、脊椎骨間に椎間板インプラントを締結するのに適しており、同様に、たとえば、体自体の組織部分を互いに固定するのにも適している。

この発明に従った装置、この発明に従った器具またはこの発明に従った超音波機器の使用はまた、国際公開された出願明細書ＷＯ２００５／００９２５６に記載される応用例にも有利であり得る。

この発明の実施例の形態を添付の図面により以下に詳細に説明する。
図１に従った概略的に示された超音波機器は、手動装置として用いるのに適している。公知の態様で、ハウジング１には、圧電振動クオーツ（図示せず）と、この振動を振動励振器２に伝えるための伝達構成とが備えられる。ハウジングは、歯科に適用される機器に特有である細長い基本形状を有している。ハンドグリップ３がまた図面に概略的に示される。起動および励振電子機器４は、所望の周波数および振幅で圧電−振動クオーツを振動させる出力電圧を印加するものであるが、同様に概略的な態様で示される。

図１においてさらに認識され得るソノトロード５は、振動励振器２でタップされる機械的振動の偏向に役立つ。ソノトロードの振動受信位置５．１が振動励振器により第１の軸６．１に沿って振動させられる場合、これにより、第１の軸６．１に対して角度α（偏向角）を形成する第２の軸６．２に沿った振動出力位置５．２の振動が生成される。

同様に図１に概略的な態様で示される歯科用インプラント７およびプラスチック要素８は、中間部品または接続部品としての役割を果たす（たとえば、機械的および熱的に大きな負荷がかけられ得るＰＥＥＫ、プラスチック）。

ソノトロードは、適用目的および実施例に応じてその第１の軸６．１を中心に回転可能であり得、たとえば、超音波機器が、図示のとおり本質的に円筒形ではなく円筒状に対称
でない異なる形状を有する場合に意味をなす。

この発明に従ったソノトロード５の具体的な設計についての第１の実施例が図２に示される。締結要素はねじ切りされたピン１１を備える。これは遷移領域１２に対してカラー１３によって制限される。振動要素１４は、接続接合部１５により面端部で遷移領域１２に連結される。振動出力位置は分離点１４．２と合致し、振動要素がここに連結ピン１６を含み、これに対し、場合によっては中間部品を介して、ワークピース（たとえばインプラント）または工具が連結され得る。

振動受信位置におけるソノトロードが振動によって矢印１７の方向に励振させられる場合、振動はねじ切りされたピンの縦振動に対応しているが、振動要素の横振動が、連結点１４．１を規定する接合部１５を介して連結点で励振させられる。（基本）振動が発生することにより、Ｖ字形の振動要素の第１のアーム１４．３および第２のアーム１４．４が音叉の態様で互いに振動する。ヒンジ状の接合部が作用するために、この振動は、振動要素の質量の重心の対応する振動を伴わないが、第１のアームが遷移領域から上部または底部へと「傾斜する（tilt away）」可能性があり、これにより、中間点１４．５が振動した状態でほぼ静止したままとなる。連結点１４．１における振動要素の長手方向と分離点における長手方向との間の角度は１１０°であり、すなわち、２つのアーム１４．３と１４．４との間の角度はほぼ７０°である。

（経度方向に対して垂直な断面における）振動要素の断面形状は、ほぼ長方形であり、このため、当該要素は、図面の面に対して垂直な方向の幅が他の方向におけるよりも長くなっている。これは、振動要素面に対して垂直な振動を抑制するのを容易にする。

図３ａに従ったソノトロードの実施例は、接合部１５が端部側では接続していないが振動要素に横方向に接続している点で、図２の実施例と異なっている。これにより、より小型の構造態様が可能になる。というのも、図２に従ったソノトロードの遷移領域が省かれてもよいからである。接合部１５は、締結要素１１の（矢印１７の方向の）縦振動のために見かけ上ノッキング（quasi knocked）される。しかしながら、これは図２の場合と同様の効果を有する。すなわち、これにより振動要素の傾斜が可能となり、これにより、中間点１４．５が振動した状態でほぼ静止したままになり得る。

図３ｂのごく概略的に示された変形例は、付加的な質量１４．７が第１のアーム１４．３の領域に存在している点で、図３ａとは異なっている。当該装置の共振特性、これにより、振動出力位置における振動挙動、ならびにヒンジ１５および中間点１４．５の領域における負荷が影響を受け、これにより最適化され得る。したがって、図３ｂに従った当該装置は、
− 動作時に長手方向に振動し、たとえばねじ切りされたピンとして設計され得る締結要素１１と、
− これに長手方向に接続するヒンジ１５と、
− 当該ヒンジに締結され、第１のアーム１４．３および第２のアーム１４．４を備える振動要素１４とを含み、ヒンジ１５は第１のアーム上に取付けられ、２つのアームは直線であるかまたは曲っていてもよく、当該装置はさらに、
− 第１のアームと第２のアームとの間に位置する曲がったまたは大幅に曲がった領域を含み、
− ヒンジ１５と第１のアーム１４．３との間の遷移は、第１のアームに対して横方向であり、
− 反質量は、第１のアーム１４．３側の第１のアーム上にあり、上述の遷移に対して曲がった領域の反対側に位置しており（すなわち、第１のアームは遷移を超えて「後方に」延在し）、
− 締結要素および振動要素は１つの部品からなる。

図４に従った実施例は図３ａおよび図３ｂの実施例に類似しているが、ソノトロード５が１つの部品から構成されておらず、締結要素１１が振動要素とは別個であり、接続要素、たとえばねじ（図示せず）によってこれに連結され得る点で異なっている。当該図においては、振動要素におけるねじのための貫通穴２１と、締結要素１１における対応するポケット穴２２とが示されている。いずれの場合にも、ねじ留めされた接続部は、ねじ材料の弾性に応じて、本質的に固定され得るかまたは同様に接合部としての役割を果たし得る。これについては以下にさらに説明する。

振動励起は図２〜図４の実施例における「軸において」もたらされるので、すなわち、振動励振器２と振動要素１４との間の要素はすべて、共通の軸上に位置する。代替的な実現可能性も想定され得る。このような実現可能な一代替例が図１６に極めて概略的に示される。締結要素がＬ字形であり、このため、ヒンジ１５によって形成される振動要素１４の作用点が軸から外れて配置される。この結果、用途に応じて有利になり得る異なる幾何学的形状は別にして、遷移領域１２がねじ切りされたピン１１に対して傾斜して振動させられる可能性がある。これらはシステムの共振と振動出力位置における振幅とに影響を及ぼす可能性がある。

この発明に従ったソノトロードの振動要素の非常に多くの実現可能な概略的形状が、図５ａ〜図５ｉに示される。振動要素は、場合によっては接合部を介して、如何なる締結要素にも締結され得るかもしくは振動励振器上に直接締結され得るか、または、締結要素と一体の部品として形成され得る。これらはさまざまな連結構成を含み得る。すべての振動要素について、ほぼ１００°〜１２０°の偏向角が想定され、他の角度についてのそれぞれの変更例も、実現可能であるだけではなく、明らかとなる。

図５ａに従った振動要素１４は円弧形であり、すなわち、その全長にわたって湾曲しており、その湾曲角度は一定であり得るが、一定でなくてもよい。

図５ｂに従った振動要素も円弧形であるが、分離点１４．２が内側にあり、このために曲げ角度が１８０°から偏向角を引いたものになる点で、図５ａに記載の要素とは異なっている。振動要素はワークピース、工具または中間部品に向かって湾曲している。

以下に示される振動要素の変形例の場合、分離点はいずれの場合も外側にある。しかしながら、分離点が内側にある場合の変形例も、図示されたいずれの場合にも実現可能である。偏向角が１００°〜１３０°の間の領域にあるべき場合、このような変形例には、５０°〜８０°の曲げ角度の変化が伴う。全体として、一般に対象となる５０°〜１３０°の間の曲げ角度の範囲が結果として得られる。

図５ｃに従った振動要素はＶ字形である。すなわち２つのアーム１４．３、１４．４は曲がった部分１４．６に接続する。２つのアームは寸法（長さ、断面積もしくは断面積のコース）または形状（断面形状、表面特性など）が同じであり得るが、同じでなくてもよい。

図５ｄはΩ形の振動要素を示し、図５ｅはフック状の振動要素を示す。フック状の振動要素は、Ω形の振動要素（第１のアーム１４．３）とＶ字形の振動要素（第２のアーム１４．４）との概念の組合せとして確認され得る。極めて一般的には、円弧形、Ｖ字形、円弧形−Ω形などのような組合せもこうして可能となる。

図５ｆには、Ω形の振動要素とＶ字形の振動要素との間の中間の解決策として、ある程
度認識され得る振動要素が示される。このような振動要素はＶ字形の振動要素と同様に機能するが、応力が最適化される。

図５ｇは、図５ｆの振動要素の一変形例を示しており、曲がった部分１４．５における厚さ（断面積）は、アーム１４．３、１４．４と比べて大きくなっている。このような振動要素は図５ｆよりもいくらか堅固であり、このため、所与の材料特性ではより高い固有周波数を有する。

図５ｈの振動要素は同様に図５ｆの一変形例であり、２つのアーム１４．３、１４．４の厚さは異なっており、結果として質量も異なっている。図示のとおり、連結点を備えたアーム１４．３の質量がより大きければ、振動要素が振幅増幅をもたらす。

逆に、図５ｉの振動要素、すなわち図５ｃの振動要素の変形例は、分離点の領域に余分の質量１４．７を有しており、結果として振幅が低下することとなる。

中間部１４．１２と２つのアーム１４．３、１４．４との間の図５ｊの振動要素１４は、いずれの場合も、ヒンジ状の狭窄部１４．１１、１４．２を有する。この狭窄部により振動要素の剛性が全体として減じられ、これにより、図５ｃにおける振動要素と同じ大きさであれば、共振周波数が低減され、こうして、動作パラメータに応じて最適な動作周波数も低減される。図５ｊに従った振動要素の大きさを比較的小さくすることもできる。これにより、同じ材料を用いて、共振周波数が図５ｃに従ったより大きな振動要素の場合と同様の領域内にくるように振動要素を設計することもできる。こうして、振動要素の剛性を低下させることは、振動を小型化し、これにより装置全体を小型化するための一方法となる。

図５ｇ〜図５ｉの変形例がまた、図５ａ〜図５ｅまたは図５ａ、図５ｂおよび図５ｄ〜図５ｆの振動要素に適用されてもよい。特に、変形例の組合せも実現可能である。

図６ａ〜図６ｄは連結要素の例を示す。いずれの場合も、分離側にある振動要素１４のアームは、２つの別々の図に示されるか、または図において別個に示される。

図６ａに従った連結は、接続部品８において対応する窪み８．１を備えた連結ピン１６の相互作用によってもたらされる。逆の構成（振動要素における穴１４．８、接続部品上のピン３１）が図６ｂに示される。このタイプの連結は製造が簡単であり、単純な連結を可能にするが、角度誤差が起こりやすく、回転可能には固定されない。円筒形のピンを用いるのではなく、円筒対称ではない（多角形、楕円形、星形などの断面が選択され得る）別のピンが用いられる場合、図６ａおよび図６ｂと類似の連結は回転対称となる。

図６ｃに従ったボールソケット連結は、角度誤差が起こり易い傾向に対する解決策を提供する。接続部品８のボール要素３２は、ソケットの態様である振動要素の窪み１４．８と協働する。この接続のタイプも同様に回転可能に固定されない。しかしながら、図６ｄに図示のとおり、回転可能に固定された変形例も可能である。この実施例に従うと、接続部品８が有するボール要素は円筒対称ではなく、振動要素の対応する深み１４．９と協働する。図６ｃおよび図６ｄに従った変形例も当然、逆の構成で設計されてもよい。たとえばわずかに円錐形のピンなどを用いるさらなる連結変形例も想定され得る。

図示された要素に加えて、連結は別個の構成を含んでいてもよく、これにより、引張力が工具、ワークピースまたは中間部品に伝達され得る。これは、装置と工具、ワークピースまたは中間部品との間の固定された接続が所望される実施例や、上述の連結構成の摩擦力および／またはクランプ力が十分ではない実施例での状況下で必要とされる。このよう
な別個の構成は、それ自体が公知の態様で、たとえばバヨネット固定の態様で、またはそれ自体が公知の別の態様で縦に並んで係合し、振動方向に対して横方向に延びる要素を含む。

締結要素１１（または、１つの部品だけで構成されていない実施例についての代替例として振動励振器）と振動要素１４との間の接続のさまざまな実施例が、図７ａ〜図７ｅにおいて非常に概略的に示される。図７ａに従った接合部１５は上述したものに対応している。図７ｂはその変形例を示す。図７ｃに従うと、接合部は、締結要素１１と振動要素１４との間の遷移部分における不均等な材料によって形成される。遷移領域４１においては、ソノトロードは、振動要素および締結要素に比べて弾性係数がより小さい材料から構成される。図７ｄに従うと、この接続は（図４におけるように）ねじ接続であり、この場合、ねじ４２は拡張可能である。というのも、ねじ４２が比較的小さな直径を有している、および／または弾性係数がより小さい材料から製造されるからである。この接続は、ねじ接続ではなく、別の同等の態様で、たとえばバヨネット接続としてなされてもよい。最後に、図７ｅは、拡張され得ないかまたは大きくは拡張され得ないねじを用いたねじ接続の変形例と、たとえばねじに締結され得る圧縮可能なばね要素４３とを示す。ここでも、ねじの代りに別の接続構成が想定され得る。

他の幾何学的形状を備えた変形例、締結構成なども可能である。
この明細書においては、全体的に細長い形状を有する装置の部分は曲げられており、「振動要素」として数回上述された音叉の２つの叉と同様に実際の振動を実行する。分離点は、振動が振動要素からタップされる位置である。図示されたすべての実施例においては、振動出力位置は分離点と合致する。これは必ずしも前提条件ではない。これとは異なり、ソノトロードはたとえば分離点と振動出力位置との間に遷移要素を含んでもよく、この要素は如何なる幾何学的形状をも有し、これを通じて、たとえば縦振動としての振動が分離点から振動出力位置に伝達され得る。連結構成は、一般に、振動要素から離れている伝達要素の端部に存在する。このような伝達要素は、たとえば、振動要素に固定して接続された小さなロッドの形状であってもよく、これにより、埋まった位置での機器の適用が可能となる。

上述のすべての例においては、連結点および分離点は、いずれの場合にも振動要素の端部付近に位置する。これは必ずしも必要ではない。むしろ、分離された振動の振幅は、たとえば分離を選択することにより影響を受ける可能性がある。これは、図５ｉにおいて二重矢印によって一例として示される。代替的な分離点１４．２′、１４．２"に対して分離点が外側端部１４．２から内側へずれている場合、基本的に無限の態様で振幅が減じられてもよい。分離点を適用するのが図中の右側にある振動要素の端部から遠く離れていればいるほど、分離された振動の振幅が小さくなる。同様に、当然、分離点は第１のアームに沿ってずらされてもよい。さらに、釣合い錘が分離点から遠位に存在していてもよく、これにより、振幅および共振周波数が影響を受ける可能性がある（図５ｉにおいて、分離点が位置１４．２″において適用される場合、余分の質量がこのような釣合い錘としての役割を果たす）。代替的には、または補足的に、このような釣合い錘は連結点から遠位に設けられてもよい。

連結点および分離点ならびに釣合い錘に関するこれらの考察は、一例として、さらに図５ｉに従った実施例として説明された。これらは、他のすべての振動要素の幾何学的形状に同様に適用される。

この発明に従ったタイプの２つの装置（ソノトロード）を備えた一構成が図８に概略的に示されており、これらはともに機械的振動を偏向させるための器具を形成する。第１のソノトロード５は、ワークピースまたは接続部品８とは直接接触していないが、遷移部分
（コンバータ）としての役割を果たし、これにより、第１の偏向角を中心として振動励振器２で得られた振動が偏向され、第２のソノトロード５′に連結される。これは、この発明に従って同様に設計され、こうして、第２の偏向角を中心とした振動を偏向させる。第２の偏向角は、大きさに関しては、第１の偏向角と同様に大きくてもよく、または、２つの偏向角は異なっていてもよい。

第１のソノトロードと第２のソノトロードとの間の接続は第１の代替例に従って固定され得る。しかしながら、第１のソノトロードに対する第２のソノトロードの向きも影響を受ける可能性がある。たとえば、この向きは動作前にその場所以外で設定されてもよく、たとえば固定ねじで固定されてもよい。

さらなる代替例に従うと、接続は可動であり、ソノトロードの相対的な向きは元の場所で変更可能であり得る。こうして、第２のソノトロードは、第１のソノトロードの第２の軸６．２を中心として回転可能であり得る。これは、たとえば超音波機器から作動され得る回転構成として実施されてもよい。このような回転構成は、それ自体が公知の態様である力偏向構成および／または（ケーブルを引く）トルク偏向構成を含んでいてもよく、これは、たとえば、電気駆動により、または場合によっては手動で作動させられてもよい。この代替例として、回転構成の駆動手段はまた、第１のソノトロードと第２のソノトロードとの間の連結位置において直接係合し得る。たとえば、第２のソノトロードの回転をもたらす振動は、圧電モータの原理と同様に、ソノトロードの設計に応じて、動作周波数とは異なる周波数範囲の機械的振動により第１のソノトロードにおいて励起されてもよい。

連結の代替的な形状が示されている図９においては、一方のソノトロードの連結ピン１６と他方のソノトロードの対応する窪みとは円筒対称ではないが、たとえば断面が長方形である。このような連結により、適度な数の規定された向きで２つのソノトロードを相対的に配置することが可能となる。この２つのソノトロードは選択された向きで固定されており、この向きは、一方のソノトロードの連結ピン１６を他方のソノトロードの対応する窪みから取除き、別の向きで再び導入することによって、その場所以外でのみ適応可能となる。

図１０は、この発明に従ったソノトロードと機械的振動を偏向させるための装置とが適用され得る方法を示す。骨盤５１は非常に概略的に図示および区分けされており、ここに人工の寛骨臼５２が適用される。これは、文献ＷＯ０２／０６９′８１７およびＷＯ２００４／０１７８５７に記載された原理に従って設計された複数のインプラント５３で実施される。

第１のステップにおいて、寛骨臼は、それ自体が公知の方法に従って配置される。次いで、上述のタイプのインプラントが、これらのために想定された開口部５２．１を通じて導かれ、その後、機械的振動を加えることにより多孔質の骨材料の表面上の熱可塑性または揺変性材料を液化することによって当該多孔質の骨材料に固定される。任意には、ボアは機械的振動を加える前に骨に組込まれているので、力をほとんど加えなくてもインプラントが導入され得る。インプラントは、機械的振動にさらされると、ある種の頭部が基部側に生じるように形成され得、これにより人工の寛骨臼が固定される。この代替例として、あらかじめ製造された頭部が存在していてもよく、および／または、インプラントの熱可塑性材料が寛骨臼の多孔質表面部分に浸潤してもよい。さらなる代替例として、寛骨臼はプラスチックの領域を含んでいてもよく、これらの領域がインプラントの領域に溶接される。

この発明の利点は、図１０に従った方法で特に明らかとなる。この場合、別々のインプラントが異なる角度で骨に打込まれなければならない。これは、この発明に従ったソノト
ロードでの機械的振動の偏向により非常に単純な態様で可能となる。図９に従った装置の使用は、ユーザが元の場所で回転手段装置を用いて第１のソノトロードに対して第２のソノトロードを回転させることができ、このため、動作位置から機器を取外さなくてもよいのであれば、特に有利である。

寛骨臼の例が図１０に示されているが、たとえば肩関節のための他の同等の手術について類似の方法が想定可能である。

図１１は、第１の変形例に従った脛骨プラトー（tibia-plateau）インプラント６１の固定を示す。脛骨プラトーインプラント６１は予め規定された孔の開いた多孔質の区域６１．１を含んでおり、第１のステップにおいて、それ自体が公知の方法により脛骨６２上の最終位置に導かれる。次いで、（熱可塑性または場合によっては揺変性の）ポリマーが多孔質区域６１．１を通じて導入されるが、これは、ポリマー体として設計された調製物６３を機械的振動にさらし、同時に多孔質区域に押当てることによって行なわれる。ポリマーはまた、多孔質区域は別として骨に浸潤し、こうして主要な安定性を確実にする。結果として、多孔質区域は、オッセオインテグレーション（osseo-integration）では有利となり、脛骨プラトーインプラントが骨とともに十分に成長することを可能にする。

ボールソケットが骨に締結され得るのであれば、多孔質区域を通じてポリマー調製物を導入するという図１１と類似の手順も適用され得る。

脛骨６２に脛骨プラトーインプラント７１を固定するための第２の変形例は、図１２に図示のとおり、文献ＷＯ０２／０６９′８１７およびＷＯ２００４／０１７８５７に従った方法に基づいている。図の左側には、第２のインプラント７３を埋込む前の脛骨プラトーインプラント７１を備えた脛骨６２が示され、右側には、埋込まれたインプラントの切開図が確認され得る。脛骨プラトーインプラントは、まず、それ自体が公知であり脛骨の手術準備を含む方法によってその最終位置に導かれる。次いで、表面が少なくとも部分的に熱可塑性または揺変性のポリマー７３．１を含んでいるインプラント７３が、脛骨プラトーインプラントの予め製造されている開口部７１．１を通じて骨に打込まれる。ここでも、先のボアが、任意には、予め骨に任意に組込まれていてもよい。図１０に従った方法と同様に、インプラント７３は、機械的振動にさらされるとある種の頭部が基端側に形成されるように設計され得、その頭部により、人工の脛骨頭部が固定される。この代替例として、予め製造された頭部７３．２が存在していてもよく、および／または、インプラントの熱可塑性材料が人工の脛骨頭部の多孔質表面部分に浸潤し得るか、もしくは、領域におけるインプラントが後者に溶接され得る。図示された実施例においては、インプラントは、たとえばチタンまたは別の好適な不変形材料からなる硬質の芯７３．３を有する。

手術中の脛骨頭部は、図１１および図１２と同様に、側方からアクセス可能であるが、機械的振動および圧力は上方または斜め上方から加えられなければならない。このため、偏向角を中心として機械的振動を偏向させるこの発明に従ったソノトロードを用いることは、ここでは特に有利である。図９に従った装置がまた適用されてもよい。

脊柱手術の方法が、図１３および図１４にも示されており、この発明に従った手順で実現され得る。

図１３は、２つの隣接する脊椎骨の椎体への人工椎間板（すなわち椎間板インプラント）の固定を示す。標準的な椎間板インプラントは椎間インプラント８１として用いられ得る。これは、まず、それ自体が公知の方法で椎体間に配置される。次いで、インプラント８２は、インプラントの締結のために、文献ＷＯ０２／０６９′８１７およびＷＯ２００４／０１７８５７に従った方法で挿入される。これにより、機械的振動を受けることによ
り液化されたポリマー材料が、椎骨８３の多孔質材料と、第１の変形例に従って椎間板インプラント８１の多孔質材料とに浸潤する。第２の変形例に従うと、インプラント８２のポリマー材料が超音波溶接の態様で椎間板インプラント材料とともに表面的に溶解する。さらなる変形例に従うと、上述の実施例で述べたように、予め形成されているかまたは導入時に形成される（沈んだ）頭部により、椎間板インプラントが固定される。

図１３に従った方法でも、この発明に従った装置と、場合によってはこの発明に従った器具とによる機械的振動の偏向が非常に有利になる。というのも、インプラント８２が、アクセスの極めて難しい位置で、ある角度を付けて骨に打込まれ得るからである。

最後に、図１４は、２つの脊椎骨に締結され、脊柱を安定させるのに用いられ得る板９１を示す。少なくとも領域における板は弾性材料でできており、押圧され、二重矢印によって表されるように引き伸ばされると、中間部品が変形し得る。これは、好ましくは、断面が円形ではないインプラント９２によって締結され、これにより、締結のために全体としてインプラント９２が２つしか用いられなくても、結果として完全な機械的安定性が得られる。文献ＷＯ０２／０６９′８１７およびＷＯ２００４／０１７８５７に示され、上述の実施例により説明された方法は、インプラントを骨材料に締結し、板９１をインプラントに締結するのに用いられる。

上述の図に示される外科的方法は特に低侵襲であり得る。
上述の図に示されるインプラントはすべて、熱可塑性材料が少なくとも部分的にそれらの表面上に存在し、この材料が機械的振動により硬組織に接すると液化され得るという原理に基づいている。この手順の代替例として、インプラント、または少なくともその一部はまた、機械的振動によって液化され得ない複数の開口部を備えたスリーブを含み得る。この場合、液化可能な材料はスリーブの内部に存在しており、機械的振動によって埋込みプロセスで液化され、スリーブにおける開口部を通じて外側に押され、硬組織の多孔質構造に相互に浸透する。このようなインプラントは、最先端技術、たとえばＷＯ０２／０６９′８１７からも公知である。

この発明に従ったソノトロード、この発明に従った装置またはこの発明に従った機器を適用することが有利である多くのさらなる外科的方法が想定され得る。

図１０〜図１４に記載の外科的方法はまた、ここに記載およびクレームされたもの以外に、機械的振動を生成する機器とソノトロードとで実現され得るが、それほど好ましいものではない。

外科、歯科または歯科矯正用の方法のためにこの発明に従った装置を用いる場合、二次損傷を避けるために機械的振動から組織部分を保護することが望ましいだろう。これは、図１５に極めて概略的に示される保護用ハウジング１０１によって実施されてもよい。こうして、保護用ハウジングは、第１のガイド手段により、ここでは第１の開口部１０１．１を通じて振動を生成する機器のハウジング上に直接取付けられ得るように形成され得、これにより、ソノトロード５と保護用ハウジング１０１との相対的位置が固定され、保護用ハウジングにおけるソノトロードの複雑な振動分離台が不要となる。非動作状態では、ソノトロードは、その位置で固定手段によってハウジングに対して保持されてもよく、動作状態ではそこから分離され得る。この分離はソノトロードへの取付けによって行なわれ得る。

保護用ハウジングは、特に好ましくは第２のガイド手段を含み、これにより、工具、ワークピースまたは中間部品のための保持手段が案内され得る。これらは、極めて概略的に示された実施例においては第２の開口部１０１．２によって形成されている。

後退した状態で示されているソノトロードを備えた超音波機器とインプラントおよび中間部品とを示す概略図である。 この発明に従ったソノトロードの第１の実施例を示す図である。 この発明に従ったソノトロードの第２の実施例の２つの変形例を示す図である。 この発明に従ったソノトロードの第２の実施例の２つの変形例を示す図である。 この発明に従ったソノトロードの第３の複部構成の実施例を示す図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素の実現可能な形状を示す概略図である。 振動要素を工具、ワークピースまたは中間部品に連結するための実現可能な連結形状を示す概略図である。 振動要素を工具、ワークピースまたは中間部品に連結するための実現可能な連結形状を示す概略図である。 振動要素を工具、ワークピースまたは中間部品に連結するための実現可能な連結形状を示す概略図である。 振動要素を工具、ワークピースまたは中間部品に連結するための実現可能な連結形状を示す概略図である。 いずれの場合も、振動要素を締結要素に連結するための接合形状を示す概略図である。 いずれの場合も、振動要素を締結要素に連結するための接合形状を示す概略図である。 いずれの場合も、振動要素を締結要素に連結するための接合形状を示す概略図である。 いずれの場合も、振動要素を締結要素に連結するための接合形状を示す概略図である。 いずれの場合も、振動要素を締結要素に連結するための接合形状を示す概略図である。 第１および第２のソノトロードを備えた構成を示す図である。 第２のソノトロードを第１のソノトロードと相対的に回転させ得ないように２つのソノトロードを連結するための一例を示す図である。 特に接合ソケットの固定の応用例を示す図である。 いずれの場合も、関節手術のさらなる応用例、特に、２つの異なる態様での脛骨プラトーインプラント（人工の脛骨頭部）の固定を示す図である。 いずれの場合も、関節手術のさらなる応用例、特に、２つの異なる態様での脛骨プラトーインプラント（人工の脛骨頭部）の固定を示す図である。 脊柱手術の一応用例、特に椎体への椎間板の固定を示す図である。 脊柱手術のさらなる一例、特に安定板の締結を示す図である。 保護用ハウジングを備えたこの発明に従った装置を示す図である。 この発明に従ったソノトロードのさらなる実施例を示す図である。

Claims (30)

1. 機械的振動を偏向させるための装置（５，５′）であって、振動受信位置（５．１）における前記装置は第１の軸（６．１）に沿って振動させられ、このような振動により、振動出力位置（５．２）において第２の軸（６．２）に沿った振動が生成され、前記第１の軸および前記第２の軸は相対的に角度を形成し、前記振動受信位置は振動励振器（２）の接続のために設計され、前記振動出力位置は、工具、ワークピースまたは中間部品（７，８）を接続するために設計されており、
   前記装置は、２つの端部間で曲げられている細長い振動要素（１４）を含み、その上に連結点（１４．１）および分離点（１４．２）が配置され、前記装置は、振動受信位置が振動にさらされると、前記振動要素が前記連結点および前記分離点において横方向に振動するように設計される、装置。
2. 前記振動要素（１４）が、振動要素軸に対して横方向に分離点（１４．２）において横方向の振動を起こす、請求項１に記載の装置。
3. 前記連結点（１４．１）における前記振動要素の長手方向と前記分離点（１４．２）における前記振動要素の長手方向との間の角度が９０°を上回っている、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記振動要素（１４）は中間点に対して２つの振動アームを含み、前記連結点（１４．１）が第１の振動アーム上に形成され、前記分離点（１４．２）が第２の振動アーム上に形成され、前記第１の軸に対して平行であり、前記第１の軸および前記第２の軸がおよぶ軸面に対して垂直に延びる面に対する前記第２の振動アームの質量の重心が、前記第１の振動アームの質量の重心と同じ側に形成される、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 接合部（１５）が締結要素と前記振動要素（１４）の前記連結点（１４．１）との間に形成される、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記振動要素（１４）が面において延びる、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 前記分離点（１４．２）が前記振動要素（１４）の外側に配置される、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１の軸（６．１）と前記第２の軸（６．２）との間の角度が１００°〜１３０°の間である、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 前記分離点（１４．２）が前記振動出力位置（５．２）と合致する、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 前記振動要素（１４）がその長さにわたって本質的に一定の断面を有する、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
11. 前記振動要素の断面積がその長さにわたって一定ではない、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
12. 前記連結点（１４．１）が前記振動要素の一方端に配置され、前記分離点（１４．２）が他方端に配置される、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
13. 保護用ハウジング（１０１）が少なくとも前記振動要素を囲み、機械的振動からその周囲を保護する、請求項１から１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記保護用ハウジングが工具、ワークピースまたは中間部品を保持するためのガイド手段を含む、請求項１３に記載の装置。
15. 前記工具、ワークピースまたは中間部品の解放可能な連結のための連結構成が前記振動出力位置（５．２）に存在する、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記振動出力位置（５．２）における前記連結構成が円筒−穴接続、ボール要素−ボールソケット接続、または、これらの２つの接続のうちの１つの非円筒対称の変形例である、請求項１５に記載の装置。
17. 前記連結構成が、工具、インプラントもしくは調製物として設計されたワークピース、または、歯科もしくは手術に適用される中間部品に適合される、請求項１５または１６に記載の装置。
18. 機械的振動を偏向させるための器具であって、請求項１から１７のいずれかに記載の第１の装置（５）と、請求項１から１７のいずれかに記載の第２の装置（５′）とを含み、前記第１の装置の振動出力位置は、その分離点における前記第１の装置の横方向の振動がその連結点における前記第２の装置の横方向の振動を生成するような態様で、前記第２の装置の振動受信位置に連結される、器具。
19. 前記第１の装置（５）と第２の装置（５′）との間の連結構成は、前記第２の装置が、前記第１の装置の第２の軸を中心とした回転によって異なるさまざまな位置において前記第１の装置に対して取付けられ得るように設計される、請求項１８に記載の器具。
20. 前記第２の装置が、回転構成によって前記第１の装置の第２の軸を中心にして前記第１の装置に対して回転可能である、請求項１９に記載の器具。
21. 前記第２の装置が、離散的な数の位置において前記第１の装置に対して配置され得る、請求項１９に記載の器具。
22. 振動励振器（２）、振動励振器起動電子機器（４）およびソノトロードを含む超音波機器であって、前記ソノトロードは請求項１から１７のいずれかに記載の装置（５）として設計される、超音波機器。
23. 前記振動励振器起動電子機器（４）は、前記装置（５）がその第１の固有振動周波数よりも低い周波数で、前記振動励振器によって振動させられるように設計またはプログラミングされる、請求項２２に記載の超音波機器。
24. 請求項１８から２１のいずれかに記載の器具が形成されるように、前記装置（５）に接続されるさらなる装置（５′）を特徴とする、請求項２２または２３に記載の超音波機器。
25. 前記第１の装置（５）がその第１の軸を中心に回転し得る、請求項２４に記載の超音波機器。
26. 長手方向の機械的振動で固体状態の物体を衝突させるための方法であって、
    − 振動励振器において長手方向の機械的振動を生成するステップと、
    − 細長い振動要素において横方向の振動が生成されるような態様で、前記振動要素の一方端において前記振動要素に機械的振動を伝達するステップと、
    − 前記振動要素によって横方向の機械的振動を偏向させるステップと、
    − 物体を前記振動要素の他方端に連結することにより、偏向された横方向の機械的振動を前記振動要素から前記物体に伝達するステップとを含む、方法。
27. 多孔質組織においてインプラントまたは調製物を固定するための外科的方法であって、前記インプラントは、機械的エネルギによって液化され得る材料を少なくとも部分的に含み、前記インプラントまたは調製物は、液化可能な材料の少なくとも一部が液化され前記多孔質組織の構造に相互に浸透するような態様で、機械的振動で衝突させられ、同時に前記組織と接触し、これにより再び硬化され、
    前記機械的振動が、請求項１から１７のいずれかに記載の装置または請求項１８から２１のいずれかに記載の器具によって、振動励振器から前記インプラントに伝達される、外科的方法。
28. 第１のインプラントを人または動物の体の多孔質組織に締結するための外科的方法であって、前記第１のインプラントは調製された多孔質組織上に位置決めされ、次いで、少なくとも１つの第２のインプラントに締結され、
    前記少なくとも１つの第２のインプラントは、請求項２７に記載の外科的方法で前記多孔質組織に固定される、外科的方法。
29. 前記第１のインプラントが、関節ソケット接合部、脛骨プラトーインプラント、椎間板インプラントまたは脊柱安定板であり、複数の第２のインプラントが用いられる、請求項２８に記載の外科的方法。
30. 脛骨プラトーインプラントまたは関節ソケットインプラントを骨に締結するための外科的方法であって、前記脛骨プラトーインプラントまたは関節ソケットインプラントは予め規定された多孔質区域を含み、
    液化可能なポリマー材料の調製物が液化され、多孔質区域への少なくとも部分的な浸透と、多孔質の骨材料の部分的な突出および相互浸透とのために、脛骨プラトーインプラントまたは関節ソケットインプラントの基部側から遠端側へと導かれ、これにより骨に固定され、請求項２７に記載の方法が、前記調製物の液化と前記多孔質の骨材料における固定とに用いられる、外科的方法。

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