JP2014508609A - 超音波エネルギー導入用ソノトロード - Google Patents

Abstract

接続部（４）を備える、超音波振動トランスデューサ（２、３）に接続するためのソノトロード（１８）であって、接続部（４）は、第１の軸（１６）に沿って延び、第１端部（４２）によって超音波振動トランスデューサ（２、３）に取り付けられ又は接続され、接続部（４）は超音波振動トランスデューサ（２、３）によって、ほぼ第１の軸（１６）だけに沿って振動するように構成される。このソノトロードでは、第１端部（４２）とは反対側の接続部（４）の自由端（４３）で、第２の軸（８）に沿って延びる実質的に円筒形の第１スリーブ（５）と、第３の軸（１７）に沿って延びる実質的に円筒形の第２スリーブ（６）の両方が共通の交差領域（３６）に配置され、第１の軸（１６）が第２の軸（８）と１００〜１４０°の範囲の第１の角度（γ）を形成し、第１の軸（１６）が第３の軸（１７）と１００〜１４０°の範囲の第２の角度（β）を形成し、３つの軸（８、１６、１７）が実質的に１つのソノトロード面（４１）に配置される。さらに、対応するソノトロードツールとこのソノトロードツールの使用が記載される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に多孔質陥凹に、超音波エネルギーを導入するためのソノトロード、かかるソノトロードを備えるソノトロードツール、並びに、かかる装置の使用に関する。

超音波はワークピース間の接続を獲得するためにますます使用されるようになってきており、それによって、超音波作用下でそれ自体が液化する材料を接続ポイントに導入し、これを超音波下で液化し、その後、積極及び／又は材料嵌合接続を２つのワークピース間に確立させる。

効率的に、即ち、できる限り少ない振動エネルギーを使用して、できる限り局部的に液化を起こすためには、求められた用途に最適な向きで超音波振動の導入を可能とする装置を提供することが必要である。加えて、振動の偏向を実行することより、導入ポイントのしばしば困難な空間条件に対処することもまた重要である。

従って、医療分野だけではなく非医療分野においても、超音波の導入を可能にするソノトロードツールとして公知の非常に多くの特別な装置がある。

ここで、例えば、特許文献１〜３、又は、特許文献４、特許文献５それぞれでは、実際に標的とされる超音波の偏向のこれらの場合において述べる限り、応用分野の超音波の偏向は、超音波発生装置に、このときは狭い空間条件に適応させたフック形状のソノトロードを連結させることによって確実にされ、振動エネルギーはこのフック形状の装置の先端部から明確に所望の位置に伝達できる。このような装置の問題は、超音波振動の偏向が複雑なことであり、従って、このような装置は、例えば連結ポイントで超音波振動を軸方向に印加した場合、この連結ポイントに対して角度をつけたソノトロードの先端部でさえも、超音波振動を先端部の軸だけに沿わせて印加することも確実にできない。このように、先端部では、とりわけ、横方向の振動が生じ、例えば特に医療分野ではこれは非常に望ましくなく、なぜなら、処置中の一方で患者に不快な痛みを引き起こす可能性があり、また周辺組織に持続的ダメージをもたらす可能性もある。さらに、この結果、エネルギー入力の効率が悪くなるので、望ましくなく治療時間が延長されてしまう。

他方で、超音波振動を迂回させる目的を明確に有する装置がある。これは適切に特別に設計されたソノトロードの屈曲振動により達成され、換言すれば、ソノトロードの下部に固定軸に沿って印加された軸方向の振動が、通常はこの目的のために特別に曲げられたソノトロードの中間要素で屈曲振動に変換され、その後、ソノトロードの端部で、屈曲振動を実行するこの連結要素が先端部に移行し、先端部は幾何学的に配置されて、先端部で、軸方向の超音波振動がこの先端要素を標的とするように印加される。このタイプの装置は、通常、屈曲振動を引き継ぐ環状又は円形の中間要素を有し、例えば、特許文献６、７、８、又は９から公知である。

このような装置は、屈曲振動を実行する湾曲した中間要素が複雑なので、特に高い応力がかかる要素はすり減る傾向があること、及び多くの空間を必要とすることも不利な点である。同様の原理に基づいた１つの構造が特許文献１０から公知であるが、ここでは、正確にリング形状をした屈曲振動中間要素は使用されず、むしろ、部分的に円形状の、湾曲した屈曲振動要素だけが使用されている。

米国特許第５１００３２１号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１５７４５８号明細書 欧州特許出願公開第０５３５５４２号明細書 米国特許第５８９９６９３号明細書 欧州特許出願公開第１５３０９５３号明細書 欧州特許出願公開第０５９４５４１号明細書 国際公開第２００５／００９２５６号 米国特許出願公開第２０１０／０１３０８６７号明細書 独国実用新案第２０１１３６９２号明細書 国際公開第２００７／１０１３６２号

従って、本発明の目的は、改良されたソノトロード、特に、特定の角度で狭い空間の１つの軸だけに沿って発振する超音波振動の偏向の向きを明確に変えることができる、即ち、それにより、第２の軸に沿って発振している超音波振動を、実質的にこの第２の軸だけに沿わせる、ソノトロードを提供することである。

具体的には、本発明の目的は、接続部を備えた超音波振動トランスデューサに接続するためのソノトロードであって、この接続部は、第１の軸に沿って延び、第１の端部で振動トランスデューサに取り付けられ又は連結され、接続部は超音波振動トランスデューサによって、実質的に第１の軸だけに沿って振動するように構成される、ソノトロードを提案することである。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。
さらに具体的には、ここで提案されるソノトロードは、第１の端部とは反対側の接続部の自由端で、第２の軸に沿って延びる実施的に円筒形の第１スリーブと、第３の軸に沿って延びる実施的に円筒形の第２スリーブの両方が共通の交差領域に配置され、第１の軸が第２の軸と１００〜１４０°の範囲の第１の角度を形成し、第１の軸が第３の軸と１００〜１４０°の範囲の第２の角度を形成し、３つの軸が実質的に１つのソノトロード面に配置されることを特徴とする。

典型的には、第１と第２のスリーブを円筒形構造にすることが好ましいが、例えば、楕円や多角形の断面等の異なる横断面を有してもよい。接続部もまた円筒形構造にしてもよいが、例えば、長方形の断面、又は他の多角形や楕円の断面等の異なる横断面を有してもよい。

第１の方向を第２の方向へ偏向するために屈曲振動を典型的に使用する先行技術による複雑な偏向要素とは異なり（この屈曲振動に耐えることができるような大きな要素を必要とする）、本発明の主要な態様は、ここではＹ字形状の構造が用いられ、全てのアームに沿って、超音波振動が実質的に各アームの軸に沿ってのみ印加されるように質量分布と幾何学的構造に関して設計されることである。換言すれば、狭い空間で軸方向の超音波振動の標的偏向を可能にする、均衡構造を提供する。好ましくはアームで、特にスリーブの先端部で、スリーブが中空の円筒形構造の場合は環状縁で、即ち、前方開口の領域の各スリーブの先端部で、軸方向ではない振動（即ち、アーム又は交差ポイント周辺の屈曲振動）の比率が、超音波振動エネルギー全体の１５％以下、好ましくは１０％以下、特に好ましくは５％以下である。

つまり、振動エネルギーの大半、即ち、超音波振動エネルギーの８５％より多く、好ましくは９０％より多く、特に好ましくは９５％より多く、最も好ましくは少なくとも９８％が、特にスリーブの先端部、スリーブが中空の円筒形構造の場合は環状縁で、即ち、前方開口の領域の各スリーブの先端部で、各アームに軸方向振動として印加される。

第１の好ましい実施形態によると、２つのスリーブにおける、外径の、第２の軸と第３の軸それぞれに沿って延びる長さに対する比は、１：２〜１：１０の範囲であり、好ましくは１：３〜ｌ：６の範囲である。２つのスリーブをこのような寸法にすることにより、２つの異なる空間方向の対称的な接続部に沿って、軸方向の振動を実質的に分割し、これらの２つの異なる空間方向には再び軸方向の振動が存在し、これらの比が上述の質量分布を十分確保できることが分かっている。特に、１：２より低い比では、不満足な振動挙動となり、１：１０より上の比では、対応するスリーブが長すぎてフラッピングが始まる。また、接続部は、上述の対称性をさらに最適にするために、２つのスリーブと同様の長さに設計されることが好ましい。可能な寸法の詳細をさらに以下で説明する。

上記の対称性と最適な振動分布を確実にするために、第１の角度γ及び／又は第２の角度βは好ましくは１１０〜１３０°の範囲であり、より好ましくは１１５〜１２５°の範囲であり、特に好ましくは１１８〜１２２°の範囲である。２つの角度は実質的に１２０°が特に好ましく、その結果、３つの回転軸を有する対称要素となる。

さらなる好ましい実施形態によると、第１の角度γと第２の角度βは等しく、偏向は５°以下、好ましくは２°以下である。２つの角度が実質的に正確に同一であることが最も好ましい。

さらなる好ましい実施形態によると、第２の軸と第３の軸は第３の角度αを形成し、その範囲は１００〜１４０°であり、特に１１０〜１３０°であり、特に好ましくは１０５〜１２５°である。

第１スリーブと第２スリーブはどちらも円筒外面を有する円筒として設計されることが好ましい。さらに、接続部もまた円筒として設計されることが好ましい。

さらに、第１スリーブの外径Ｄは第２スリーブの外径ｄより大きいことが好ましい。従って、２つのスリーブを異なる陥凹に使用することが可能なので、その対称構造により、２方向に軸に沿って横振動を伴わない超音波振動の最適な偏向を確実にするツールが得られ、同時に２つのスリーブを実際の作業工程で使用できるので、スリーブの１つは超音波振動の偏向のバランスを取るためだけに設けられるのではない。さらに、２つのスリーブは特に異なる用途に使用することができる。大径は小径より１．１〜３倍大きいことが好ましく、１．２〜２倍大きいことが特に好ましい。

さらなる好ましい実施形態によると、外径ｄ、Ｄの、第２の軸、第３の軸にそれぞれ沿って延びる長さｌ、Ｌに対する比は２つのスリーブで実質的に等しく、最も効率のよい質量分布をさらに確実にする。

さらに特に好ましい実施形態は、第１スリーブ及び／又は第２スリーブが、好ましくは両方が、中心軸方向の円筒状凹部を有し、この凹部はそれぞれ自由端に開いて前方開口を形成することを特徴とする。換言すれば、２つのスリーブは中空円筒として構成されるが、中実円筒として構成してもよい。従って、このようなソノトロードは国際公開第２００９／１４１２５２号に開示されるような工程に使用することができる。スリーブの１つを中空円筒として、１つを中実円筒として設けることもまた可能である。１つ（又は両方）のスリーブが中実円筒として構成されている場合、国際公開第２００９／１４１２５２号による方法のガイドピンの機能を引き継ぎ、１つ（又は両方）のスリーブが中空円筒として構成されている場合はこれが好ましい選択であり、国際公開第２００９／１４１２５２号による方法におけるスリーブとして使用される。いずれの場合にも中空円筒が構成されていれば、このように形成された円筒形の内部空間は、その長さに渡って一定の横断面を有することが好ましい。スリーブを１つだけ中空円筒として構成し、他のスリーブを、例えば中実円筒としてできるだけ短くして省スペースに構成し、しかし中空円筒の振動特性を調整して軸方向の振動のみがそこに印加されるような形状及び質量に構成することも可能である。

好ましくは、各スリーブのこの前方開口の領域に形成された周囲縁部は先端に向かって円錐状に先細に設計されることが好ましく、即ち、内側縁でその直径は中空円筒の内径に一致し、鋭角な縁が存在することが好ましい。段差のついた形状について、線に沿った軸方向断面図の形状は円錐状に先細であってもよく、又は凹面状に円錐形であってもよい。これは再び国際公開第２００９／１４１２５２号による方法と併せて使用を最適化することであり、換言すれば、この方法のガイドピンの周囲に、超音波を印加して液化でき、改善されるべき陥凹の多孔質壁構造に入り込むカラーを提供することである。

さらなる好ましい実施形態によると、中空円筒の内部で定義された凹部は、全長に沿って一定の内径を有する貫通孔であり、各後方開口を通って交差領域のそれぞれの位置でアクセス可能でもあり、その結果、適切な外径を有するガイドピンを前方及び後方のどちらからも挿入することができ、又は、完全に押通させることができる。

さらに好ましい実施形態は、接続部と２つのスリーブがどちらも交差領域に、管状の中空円筒が集中する（例えば、ソノトロードが一体に形成される場合）、又は互いに接続される（例えば、個々の要素が一緒にねじ込まれる場合）ように設計されることを特徴とする。これは、好ましくは、両方のスリーブを通じて両側からアクセス可能な貫通開口を設けて、接続部の自由端に前方開口を設ける。しかし、この前方開口は、例えば衛生上の理由から、ピン等で閉鎖してもよい。接続部が中空円筒として形成される場合は、中空円筒の壁厚及び／又は外径及び／又は長さは、スリーブの一方又は両方と同じ寸法であることが好ましい。

さらに好ましい実施形態は、第１スリーブと第２スリーブが、特に第１の軸を通って広がる鏡面と、ソノトロード面に垂直な面に関して対称な質量分布を有することを特徴とする。これは、好ましくは、例えば、交差領域のソノトロードに材料肉厚部及び／又は材料凹所を設けることにより、２つのスリーブの長さ及び／又は直径及び／又は内径の差異、又は材料のその他の差異を補償することを確実にする。このような肉厚部は安定化のために使用することもでき、及び／又は、接続部の自由端の領域に設けてもよい。交差領域はまた、接続部と２つのスリーブをそこに形成した、又は２つのスリーブをねじ込む、分離するブロックとして形成することもできる。交差領域は、例えば、異なる用途のための異なるスリーブの取り付けのために設計することができ、交差領域を、特定の質量分布を通じて振動挙動の釣り合いをとるために使用することもでき、簡易な中空円筒として設計された異なるスリーブを端部でねじ留めすることができ、この機能は交差領域の設計によって引き継がれるので、スリーブを最適な振動分布のために特別に設計する必要がない。

さらに好ましい実施形態によると、ソノトロードは任意に被膜された金属材料から製造される。好ましくは、この材料は、アルミニウム、鉄、チタン、スチール、及びこれらを主成分とする又は主にこれらの合金で構成された金属、からなる群から選択される。

一般に、上述のように、ソノトロードを一体に、例えば、上述の材料の１つから設計することが可能である。この場合、ソノトロードは例えばワークブロックから圧延される。あるいは、上述のように、ソノトロードを相互接続された個々の要素から設計することが可能である。相互接続された個々の要素は、例えば、２つのスリーブ、交差領域及び接続部である。接続は形状嵌合及び／又は圧力嵌合により生じることが好ましい。材料嵌合は代替として又は追加として可能であるが、超音波特性に不利に作用されるべきではなく、接続方法の中にはそういう場合もある。従って、例えば、接続部及び／又は交差領域及び／又は第１スリーブ及び／又は第２スリーブを、螺合し／差し込み／圧迫し／リベット留めするという点で、ソノトロードは連結ねじ式、差し込み式、圧着式、リベット式要素から設計することが可能である。例えば、交差領域を、対応する角度で分岐する３つの内ねじ山を備えたブロックの形状に設計することが可能であり、続いて、外ねじ山を有する簡易な中空円筒として形成された接続部とスリーブをそれぞれ対応領域にねじ留めすることができる。振動挙動に悪影響を与えるかもしれないので、ソノトロードは溶接部がないことが好ましい。説明したように、コーティングが使用でき、特にコーティングは、例えば、滑り特性、衛生特性、及び／又は振動伝達特性に影響を与える。例えば、特にスリーブの領域では、ＰＴＦＥ等のプラスチックコーティングが可能である。

サイズについて、家具業界では、例えば又は一般的に、木材、発泡体（金属発泡体、プラスチック発泡体等）、複合材料等の多孔質材料の接続のために、又は、医療分野でも、例えば骨や多孔質組織に穿孔する場合、特に穴の改善のためには、２つのスリーブの長さは５〜５０ｍｍの範囲、好ましくは１０〜２５ｍｍの範囲であり、直径は２〜１５ｍｍの範囲、好ましくは２．５〜１０ｍｍの範囲、特に好ましくは２．５〜７ｍｍの範囲であれば、有利であることが証明されている。既に上述のように、例えば、外径について２つのスリーブの寸法が、２つの標準穴の直径のために特別に設計されていれば有利であり、例えば、第１スリーブの外径は４．３ｍｍ、第２スリーブの外径は３．５ｍｍと考えられる。

好ましい対のスリーブのサイズは以下の通りである。
−ソノトロードの２つの小さい径２．８ｍｍ（第１スリーブの外径）と３．５ｍｍ（外径第２スリーブ）の組み合わせ；
−２つの大きい径４．３ｍｍ（第１スリーブの外径）と５．３ｍ（第２スリーブの外径）の組み合わせ

しかし、原則として、他の組み合わせも実施可能である。質量分布を補償するために、長さを若干調整すること、即ち、厚い外径のスリーブより薄い外径のスリーブを少し長く設計することが可能である。上記の２つの寸法として、例えば、外径が４．３ｍｍのスリーブの長さを約１５ｍｍにし、外径が３．５ｍｍのスリーブの長さを１６ｍｍにすることが可能である。特定の振動挙動の具体的な調整及びバランスは、通常、スリーブのこのような長さ調整でほとんど達成できるので、振動特性の最適化は、実験又はシミュレーションで比較的容易に見つけ出される。追加の調整は、交差領域の設計、例えば、材料肉厚部や凹所によって達成できる。

２つのこのような異なるスリーブを貫通する対応する貫通開口は、内径に関して同一の設計であってもよく、それにより、同じガイドピンが使用できる。しかし、各スリーブを貫通するように調整された貫通開口を異なって（例えば、最適な壁厚を維持するように）設計することも可能であり、異なるスリーブを使用する場合は、ガイドピンもまた異なるものを使用しなければならない。

好ましくは、接続部の第１端部に、超音波振動トランスデューサ取り付け用の接合部が設けられ、好ましくは形状嵌合及び／又は圧力嵌合の連結領域の形状であり、特に好ましくはねじ山、フランジ、溝又はバイヨネット留め具の形状である。

さらに、本発明は、超音波振動トランスデューサと、上記で詳しく説明したようなソノトロードとを備えるソノトロードツールに関し、好ましくは振動トランスデューサは、ハンドルとして形成された変換器とブースターを有し、ソノトロードはブースターに固定され、そこに一体的に設計される。適切なツールは典型的には電気的接続と印加された振動を調整できる制御もまた有する。典型的には、２０〜１２０ｋＨｚの範囲の振動、好ましくは３０〜８０ｋＨｚの範囲、より好ましくは５０〜８０ｋＨｚの範囲の振動が印加される。

このようなソノトロードツールは、好ましくは、医療分野、特にインプラント分野、具体的には歯科分野用のハンドツールとして設計されることを特徴とする。

さらにまた本発明は、陥凹の改善のための上記のソノトロード又は上記のソノトロードツールの、特に、国際公開第２００９／１４１２５２号に詳細に説明されるような方法の構成での使用に関する。これは医療方法又は非医療方法でもよい。従って、方法に関して、国際公開第２００９／１４１２５２号の開示内容が本開示に明示的に含まれる。換言すれば、これは、陥凹により露出された空洞を有する多孔質材料や有孔材料における陥凹の改善方法であり、外径を有する円筒形外側面とガイドピンを収容するための中央凹部を有する２つの円筒形スリーブの１つが使用され、ガイドピンは、機械的エネルギーを加える前に、陥凹の底部に実質的に下方に挿入されて設けられ、陥凹の底部に面する端部の領域でガイドピンは、機械的エネルギーによって液化される材料から作られた改善カラーに囲まれ、改善カラーの円筒形側面は実質的にスリーブと同じ外径を有し、機械的エネルギーが印加されるとスリーブが改善カラーの材料を液化して横方向及び／又は縦方向に変位させながら、陥凹の底部に向かう方向にガイドピンに対して移動できるように、ガイドピンは中央凹部に収容される。

さらなる実施形態は従属項に定義される。

図１は、ソノトロードが部分的に軸方向に切断されて示され、紙平面に配置され、ガイドピンが第１スリーブの前方から突出している、ソノトロードツールの側面図である。 ａ）は、ガイドピンが第１スリーブの後方から突出している、図１のソノトロードの側面図であり、ｂ）は、第１スリーブから両側に突出している長いガイドピンを有する、図１のソノトロードツールである。 図３は、口腔開口内に挿入されて、下顎に用意された穴上にあるソノトロードツールの概略斜視図である。 図４は、第１スリーブの上のソノトロード面に沿って示したソノトロードである。 図５は、ソノトロードの斜視図である。 図６は、ソノトロードの可能な寸法を示す図である。

本発明の好ましい実施形態を、図をもとに以下に説明するが、これらは、説明のためだけのものであって、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。

特に医療分野、とりわけインプラント分野及び特に歯科インプラント分野のための医療分野において、多孔質材料の陥凹の改善のための方法は、例えば、国際公開第２００９／１４１２５２号から公知である。この場合では、超音波下で液化される材料の実質的に円筒状のカラーを液化方法で充填するのに使用し、陥凹の壁領域の細孔を、超音波の影響下でこの材料で充填する。ガイドピンがそれぞれ軸方向の凹部を有するスリーブ内に案内されて、すでに用意された穴にガイド要素として挿入され、その後、その上にスライド装着されたスリーブが陥凹の底部に向かって押し下げられてこれは達成される。先端領域のガイドピンの周囲に、液化可能な材料の中空円筒が設けられ、それはスリーブによって移動され、スリーブは改善されるべき穴の内径に実質的に対応する外周を有し、下方へ向かって移動して、同時にこの材料カラーを外側から多孔内へ液化することにより、材料内の空隙を充填する。

このような方法と関連して、ガイドピン上を案内されたスリーブにのみ超音波振動を印加すると、液化されるべき材料はこのスリーブと接触する場合にのみ液化される。さらに、このスリーブでは横方向の超音波振動は避けなければならず、即ち、超音波振動はこのスリーブの軸に沿って広がらなくてはならない。特に歯科分野では空間が狭いので、手持ちの装置の超音波振動を一方向に偏向させることが可能な装置が必要であり、それにより、穴の加工に最適に使用することができる。このような装置を以下に説明する。

図１は変換器２の形状のハンドルを備えたソノトロードツール１の側面図を示し、変換器２で実際の超音波を発生する。超音波は、例えば、３０〜７０ｋＨｚの範囲の周波数で印加され、振幅は約１〜５マイクロメートルであり、超音波振動は矢印９で概略的に示されるように軸方向に広がる。超音波振動は最初にいわゆるブースター３に伝達され、そこで振幅が増幅されて、その後、実際のソノトロード１８の領域内で超音波振動が５〜２５マイクロメーターの間の範囲の振幅となる。

このブースター３に、実際のソノトロード要素１８が取り付けられる。これは、例えば、ねじ形状の連結ポイントを介して生じるが、他の連結の可能性もまた考えられる。実際のソノトロード１８は円筒形の接続部４を有し、この場合では、中空円筒として形成され、即ち、軸１６に沿って延びる内部空洞１３を有する。この空洞は前方に向かって開いており、即ち、前方開口３１である。

ソノトロード１８の接続部の自由な前端部に、交差領域３６が設置される。この交差領域３６で、ソノトロード１８は、異なる方向を指し示す２つのスリーブ、より大きい外径を有する第１スリーブ５と、より小さい外径を有する第２スリーブ６とに分岐する。２つの部分５と６は対称的に分岐し、即ち、第１スリーブ５の軸８と第２スリーブ６の軸１７とは１２０度の角度を形成し、これらの軸は同様に接続部４の前述の軸１６とも同じ角度をなし、この三脚の個々のアームはすべて、符号４１で概略的に示され、紙平面に表示したように位置する、共通の平面にある。

第１スリーブ５と第２スリーブ６は両方とも中空円筒として設計され、即ち、これらは空洞１５と１４をそれぞれ囲む。この空洞はソノトロードの領域全体を通る貫通開口として設計され、即ち、第１スリーブの前方端に前方開口２７が、後方には後方開口２８があり、第２スリーブ６にもまた前方開口２９と後方開口３０がある（図２もまた参照）。これらの貫通開口はそれぞれ、全長にわたり一定の内径を有し、ガイドピン７を滑らせて挿入することができる。超音波がブースター３から矢印９に従って軸方向に印加されると、矢印１０で概略的に示したように、接続部４に軸方向の超音波振動が生じる。２つのアーム５、６をそれぞれ対称的に設計することにより、この軸方向の振動は、矢印１１と１２に示されるように、各スリーブの２つの軸方向の振動に分割される。これは、例えば、同様の対称群を有する分子の振動挙動から公知であるように、もっぱら対称性の問題に関連する。ソノトロード１８が完全に対称に設計されていれば、即ち、スリーブ５と６がともに同じ長さ、同じ壁厚、同じ材料で、同じ径を有するように設計されていれば、特にそれぞれのアームがそれぞれの軸に沿って１２０度の角度を形成する場合、振動は２つのスリーブ５と６にそれぞれ、軸方向に均一に分配され、また、これらのスリーブに広がる。

しかし、同時に、目的はスリーブ５、６の２つのアームを異なる用途のために使用できること、即ち、異なる外径のスリーブ５，６を異なる径の穴に使用できることを確実にすることがであり、この完全対称は具体的にここに記載しないが、このことは、一方で、小径のスリーブ部分６を大径の短いスリーブ部分５よりわずかに長く設計することにより、及び、交差領域のアーム６にさらに材料肉厚部２４を設け、要素５の領域２３に、対応する材料肉厚部を設けることにより、アームそれぞれに、真に純粋な軸方向の振動を確実にすることを考慮している。従って、振動特性はバランスを保つことができ、図１の矢印で示された軸方向の振動だけが個々のアームに実際に印加されることが保証される。

初めに述べた国際公開第２００９／１４１２５２号による方法を実施するためには、さらに各スリーブ５、６の環状縁は、先端部、即ち、遠位縁１９で、円錐状にテーパーされた形状を有し、液化可能な材料からなる材料スリーブは、高濃度の横方向の変位が確実となり、ガイドピン７に押し出される。

図２は、ガイドピン７がスリーブ５の中央の貫通開口にどのように押通されるかを示しており、図２ａでは後方に押され、図２ｂでは、長尺のガイドピンが設けられて貫通開口全体を貫通し、換言すれば、その後方端３２が後方に突出している。ガイドピン７は、必要に応じて違う長さにすることもでき、例えば、プラスチック材料で製造することもできる。

図３は、歯科分野での、このようなソノトロードツールの使用の概略図を示し、即ち、下顎３３内に下穴３７が設けられ、下穴３７は側部周囲多孔質壁３９を有する。国際公開第２００９／１４１２５２号による方法では、ここでガイドピン（ここには図示せず）が穴に挿入され、穴の中に突出する端部に、振動の影響下で液化する材料からなる環状の材料カラーが設けられる。スリーブ５は図３の下向きの動きで内側に、続いて穴の中に移動され、それにより中空の円筒状の材料カラーは、スリーブの遠位端との接触領域で連続的に上から下に液化され、多孔質領域３９内で横方向に移動するが、ガイドピンは静止したままである。

図４と５は、上記のソノトロードの斜視図を示す。ここでは、交差領域３６がどのようにブロック形状に設計されているかを見ることができ、その設計は特に振動条件に適応させてもよい。図６は上記のソノトロードの可能な寸法と設計を示し、例えば、第１スリーブ５の可能な長さＬは１０〜２０ｍｍの範囲であり、例えば、約１５ｍｍであり、外径Ｄは例えば、４．３ｍｍ、内径Ｄｉは３ｍｍであり、その結果、外径が３ｍｍのガイドピン７を使用することができる。従って、内径が３ｍｍ、外径が４．３ｍｍの液化材料の材料カラーを使用することができる。

上述のように、第２スリーブ６は、同様に、振動のバランスをとるために、１０〜２０ｍｍの範囲の少し長めの長さｌであり、ここでは具体的に約１６ｍｍであり、外径ｄは３．５ｍｍ、内径は２．５ｍｍである。従って、このスリーブを３．５ｍｍの外径の小さい穴に使用する場合は、２．５ｍｍの外径のガイドピン７を使用する。従って、内径が２．５ｍｍ、外径が３．５ｍｍの液化材料の材料カラーが使用されることになる。

すでに前の図に示したように、接続部４もまた中空円筒として形成され、即ち、空洞を取り囲む。この部分は典型的には長さｋを有し、各スリーブの長さとほぼ同じである。ここに示した具体的なケースは、この部分の長さｋは約１５ｍｍである。３つのアームはそれぞれ角度α、β、γを形成し、ここに示した具体例のこれらの角度はすべて１２０度である。

１ ソノトロードツール
２ 変換器
３ ブースター
４ １８の接続部
５ １８の第１接続部、大径を有する第１スリーブ
６ １８の第２接続部、小径を有する第２スリーブ
７ ガイドピン
８ ５の軸、第２の軸
９ ３の振動方向
１０ ４の振動方向
１１ ５の振動方向
１２ ６の振動方向
１３ ４の空洞
１４ ６の空洞
１５ ５の空洞
１６ ４の軸、第１の軸
１７ ６の軸、第３の軸
１８ ソノトロード
１９ ５の遠位縁
２０ ６の遠位縁
２１ 要素４〜６の交差ポイント
２２ ４の交差領域の部分の材料肉厚部
２３ ５の交差領域の部分の材料肉厚部
２４ ６の交差領域の部分の材料肉厚部
２５ ７の自由な遠位端
２６ ７の円筒形周囲面
２７ ５の前方開口
２８ ５の後方開口
２９ ６の前方開口
３０ ６の後方開口
３１ 前方開口
３２ ７の後方端
３３ 下顎
３４ 上顎
３５ 口腔開口
３６ １８の交差領域
３７ ３３の下穴
３８ ３７の底部
３９ ３７の多孔質壁領域
４０ ３に１８を固定するための開口部
４１ ソノトロード面
４２ ４の後端、４の接続側
４３ ４の自由端
α ８と１７の間、５と６の間それぞれの開放角度
β １６と１７の間、４と６の間それぞれの開放角度
γ ８と１６の間、４と５の間それぞれの開放角度、第１角度
Ｌ ５のワークセクションの長さ
Ｄ ５の外径
Ｄｉ ５の内径
ｌ ６のワークセクションの長さ
ｄ ６の外径
ｄｉ ６の内径
ｋ ３と３６の間の４の長さ

Claims (14)

1. 接続部（４）を備える、超音波振動トランスデューサ（２、３）に接続するためのソノトロード（１８）であって、前記接続部（４）は、第１の軸（１６）に沿って延び、第１端部（４２）によって前記超音波振動トランスデューサ（２、３）に取り付けられ又は接続され、前記接続部（４）は、前記超音波振動トランスデューサ（２、３）によって、ほぼ前記第１の軸（１６）だけに沿って振動するように構成され、
   前記第１端部（４２）とは反対側の前記接続部（４）の自由端（４３）で、第２の軸（８）に沿って延びる実質的に円筒形の第１スリーブ（５）と、第３の軸（１７）に沿って延びる実質的に円筒形の第２スリーブ（６）の両方が共通の交差領域（３６）に配置され、
   前記第１の軸（１６）が前記第２の軸（８）と１００〜１４０°の範囲の第１の角度（γ）を形成し、前記第１の軸（１６）が前記第３の軸（１７）と１００〜１４０°の範囲の第２の角度（β）を形成し、これらの３つの軸（８、１６、１７）が実質的に１つのソノトロード面（４１）に配置される、ソノトロード（１８）。
2. 前記２つのスリーブ（５、６）の、外径（ｄ、Ｄ）の、前記第２の軸（８）と前記第３の軸（１７）それぞれに沿った長さ（ｌ、Ｌ）に対する比が、１：２〜１：１０の範囲、好ましくは１：３〜１：６の範囲である、請求項１に記載のソノトロード（１８）。
3. 前記第１の角度（γ）及び／又は前記第２の角度（β）が１１０〜１３０°の範囲、好ましくは１１５〜１２５°の範囲、特に好ましくは１１８〜１２２°の範囲である、請求項１又は２に記載のソノトロード（１８）。
4. 前記第１の角度（γ）と前記第２の角度（β）が、５°以下、好ましくは２°以下の偏向までで同じであり、好ましくは前記第２の軸（８）と前記第３の軸（１７）が第３の角度（α）を形成し、その角度は１００〜１４０°の範囲、好ましくは１１０〜１３０°の範囲、特に好ましくは１０５〜１２５°の範囲である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
5. 前記第１スリーブ（５）と前記第２スリーブ（６）の両方が、円筒形の外面を持つ円筒として設計され、前記第１スリーブ（５）の前記外径（Ｄ）が前記第２スリーブ（６）の前記外径（ｄ）より大きく、好ましくは１．１〜３倍、より好ましくは１．２〜２倍大きく、及び、好ましくは前記外径（ｄ、Ｄ）の、前記第２の軸（８）と前記第３の軸（１７）それぞれに沿った前記長さ（ｌ、Ｌ）に対する比が、実質的に前記２つのスリーブ（５、６）について同一である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
6. 前記第１スリーブ（５）及び／又は前記第２スリーブ（６）が、好ましくは両方が、中央軸方向円筒形凹部（１４、１５）を有し、それぞれの自由端で開いて前方開口（２７、２９）を形成し、好ましくは、この前方開口（２７、２９）の領域に形成された各スリーブ（５、６）の環状縁が、好ましくは円錐状に先細に設計され、好ましくは前記凹部（１４、１５）が一定の内径（Ｄｉ、ｄｉ）を有する貫通孔であり、それぞれの後方開口（２８、３０）を通じて、前記交差領域（３６）のそれぞれの位置でアクセス可能である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
7. 前記接続部（４）と前記２つのスリーブ（５、６）がどちらも管状の中空円筒として設計され、前記交差領域（３６）で合流して互いに接続され、両側からそれぞれ両方のスリーブ（５、６）を通じてアクセス可能な貫通開口（２７〜３０）が設けられ、好ましくは前記接続部（４）の前記自由端（４３）に前方開口が設けられ、さらに好ましくはこの前方開口を閉鎖要素で閉じることができる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
8. 前記第１スリーブ（５）と前記第２スリーブ（６）は、対称の質量分布を有し、特に、前記第１の軸（１６）を通って配置された鏡面と前記ソノトロード面（４１）に垂直な面に関して対称であり、前記長さ（Ｌ、ｌ）及び／又は前記外径（Ｄ、ｄ）及び／又は前記内径（Ｄｉ、ｄｉ）の差を補償するために、材料肉厚部（２３、２４）及び／又は材料凹所が前記交差領域（３６）内のソノトロード（１８）に形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
9. 前記ソノトロード（１８）が、好ましくは、アルミニウム、鉄、チタン、スチール、及びこれらを主成分とする又はこれらの合金からなる金属、からなる群から選択される金属材料から製造され、好ましくは、前記ソノトロードは一体に形成されて１つのワークブロックから機械加工される、又は、好ましくは前記ソノトロードはねじ式要素が螺合されて形成され、前記接続部（４）及び／又は前記交差領域（３６）及び／又は前記第１スリーブ（５）及び／又は前記第２スリーブ（６）が螺合されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
10. 前記２つのスリーブ（５、６）の長さ（Ｌ、ｌ）が５〜５０ｍｍの範囲、好ましくは１０〜２５ｍｍの範囲であり、直径が２〜１５ｍｍの範囲、好ましくは２．５〜１０ｍｍの範囲、特に好ましくは２．５〜７ｍｍの範囲である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
11. 前記接続部（４）の前記第１の端部（４２）に、前記超音波振動トランスデューサ（２、３）の取り付け用接合部が、好ましくは形状嵌合及び／又は圧力嵌合の連結領域の形状で、特に好ましくはねじ山、フランジ、溝又はバイヨネット留め具の形状で設けられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）。
12. 超音波振動トランスデューサ（２、３）と、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）とを備えるソノトロードツール（１）であって、好ましくは前記振動トランスデューサがハンドル状の変換器（２）とブースター（３）を備え、前記ソノトロードが前記ブースターに固定される、又は、それと一体に設計されるソノトロードツール（１）。
13. 医療分野用に、特に歯科分野の特にインプラントの分野用に、ハンドツールとして設計される請求項１２に記載のソノトロードツール（１）。
14. 陥凹、特に陥凹により露出された空洞を有する多孔質有孔材料における陥凹の改善のための、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のソノトロード（１８）又は請求項１２に記載のソノトロードツール（１）の使用であって、
    外径と、ガイドピン（７）を収容するための中央凹部（１４、１５）を有する、円筒形側面を備える２つの円筒形スリーブ（５、６）のうちの１つが使用され、
    前記ガイドピン（７）が、機械的エネルギーを印加する前に前記陥凹の底部に向かって実質的に下に挿入されるように設けられ、
    前記ガイドピン（７）が、前記陥凹の前記底部に面するその端部の領域で、機械的エネルギーによって液化可能な材料から製造された改善カラーで囲まれ、
    前記改善カラーの円筒形側面は実質的に前記スリーブ（５、６）と同じ外径を有し、
    機械的エネルギーが印加されると、前記スリーブ（５、６）が前記改善カラーの材料を液化して横方向及び／又は縦方向に変位させながら、前記陥凹の前記底部に向かう方向に前記ガイドピン（７）に対して移動できるように、前記ガイドピン（７）が前記中央凹部（１４、１５）に収納される、使用。

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