JP7298944B2 - 超音波システム - Google Patents

Description

本発明は、超音波システムに関し、該超音波システムは、外科分野、歯科分野、又はインプラント学において特別及び有利な応用を見出し、また、他の実施形態によれば工業分野又は建築分野においてさらに使用可能である。

より詳しくは、このようなシステムは、この種だけではないが例えば小型化された材料の除去又は穿孔を実行することが必要な部門で使用可能である。

従来技術によれば、孔の作製又は材料の除去は、おそらく小型化されたモーター（マイクロモーター）によって回転駆動されるスピンドルに接続されたツールによって実行される。

既知の穿孔又は除去システムの主な欠点は、次のものに関する。つまり、ｉ）ツールへの摩擦及び（マイクロ）モーターの加熱が加熱を引き起こすことから、作業する材料での熱の発生、ii）破片状の材料のさらなる除去を複雑化する材料破片の非効率的な除去、iii）立体的に妨げられる可能性のある、操作者が利用可能なスペース。

現在、固体、流体、及び多相媒体において圧電的に又は磁歪によって生成される超音波振動は、工業及び医療部門の異なる分野において適用されている。１ＭＨｚを超える振動数で生成される低強度の圧力波は、構造（工業の、民間の、軍事の）及び人体の内臓（医療診断）に関する情報を取得するために使用される。一方、２０ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間の振動数での高強度波は、共振デバイスにおいて励起され、異なる適用手段において永続的な変化を生成する。一般にパワー超音波として知られる、この最新タイプの波は、製造業で、例えば集積回路における相互接続を生成するために又は熱可塑性材料を溶接するために、並びに食品部門において菓子及びその他の食品を切断するために使用される。

医学分野、及び特に外科の分野で、パワー超音波は、硬組織（骨）及び軟組織の切断において、血管の焼灼において、及び歯石除去に関する歯科分野において、適用される。

単に例としてインプラント分野を参照すると、ネジあるいは他の固定システムを骨に挿入する場所は、上述のタイプの回転ツールの使用によって準備されるが、これは、施術者に関して手術中の位置、患者に関して術後の両方で重大な欠点を有する。

ほんの数例を挙げると、従来の機器は、外科的アクセスが困難なあるいは制限された複雑な解剖学的構造が存在する手術場所、又は神経と血管のような繊細な解剖学的構造近辺の手術場所への治療の場合には問題がある。

回転、及び施術者が機器に加えなければならないかなりの圧力によって生成された大量の力学的エネルギーは、非石化状構造の損傷の可能性、相当量の熱の生成、摩擦による損失、結果として生じる石化状組織の過熱、精度の損失及び要求される手術時のコントロールによる施術者の疲労の原因になる。

部位内温度の上昇はまた、穿孔の結果として、機器の切断エレメントの位置及び手術場所の壁の位置の両方で、骨再生プロセスに貢献する、その部位の正常な血管新生の経路を妨害する破片層の形成と共に、治療場所からの石化状破片の不十分な除去の可能性によって引き起こされる。

本発明は、医療及び歯科の分野において使用される、例えば、提案する構成の有利で創造性のある態様を説明するために主に参照する口腔インプラントにおける、超音波出力システムに関する。しかしながら、この発明は、医学の他の分野及び工業部門において等しく適用可能である。

ほとんどの超音波出力システムの操作は、適用手段における縦波の伝送に基づく。これらの波は、圧電変換器によって生成され、超音波ホーンと呼ばれるコンセントレーター又は導波路を通して媒体を伝送される。

しかしながら、撓み（flexural）振動、ねじり（torsional）振動、あるいは合成振動が使用される用途が存在する。例えば歯科分野では、超音波変換器で生成された縦振動（longitudinal vibrations）は、非対称に形作られたインサートあるいはビットへの結合によって撓み振動に変換される。インサートの外形において１つ以上の曲線を取り込むことは、２つの目的を有する。即ち、口腔内部への良好なアクセスを可能にすること、及び変換器における縦振動を、インサートの作用部分に近い直線状の撓み振動に変換すること、である。

超音波スケーラでは、フック状インサートの曲げ運動は、通常、歯からカルシウム沈着物（歯石）を除去するために使用される。超音波メス（Mectron spaの「Piezosurgery device」など）では、鎌状インサートで生成された横方向の動きが下顎骨及びその他の石灰化組織を正確に切断するために使用される。

例えば、ＤＥ１０２００５０４４０７４Ａ１又はＥＰ２０５７９６０Ｂ１に記載されるように、線形及び楕円の両方の振動によって歯石を削除する超音波スケーラもまた存在する。これらのシステムでは、双方向成分を有する振動動作は、直交平面における変換器の撓み振動によってインサートにおいて生成される。特にＥＰ２０５７９６０Ｂ１を参照。これらの曲げ変換器の構成は、横振動が反対の偏波により半径方向に及び軸方向に挿入された隣接する圧電ボリュームによって引き起こされる、既に開示された概念に基づく（Mori,E.等による「New Bolt Clamped Flexural Mode Ultrasonic High Power Transducer with One-Dimensional Construction」（Ultrasonics International 89 Conference Proceedings）、Watanabe,Y.等による「A Study on a New Flexural-mode Transducer-solid Horn System and its Application to Ultrasonic Plastic Welding」（Ultrasonics Vol. 34, 1996, pp. 235-238、Yun,C-H.等による「A High Power Ultrasonic Linear Motor using a Longitudinal and Bending Hybrid Bolt-Clamped Langevin Type Transducer」（Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 40, 2001, pp. 3773-3776）を参照）。

顎顔面手術手順では、インサートの超音波振動は、通常、骨組織を切り取るために使用される。今まで、骨組織を切り取ることができるのと同じ効率で顎を穿孔可能な超音波デバイスは存在しない。この理由のため、インプラント部位の準備等の適用は、未だ、マイクロモーターによって駆動されるカッターをほぼ専ら使用して行なわれる。

歯科インプラント手順によれば、一旦、縮小寸法の最初の孔が作製されると、それがインプラントと互換性を有する直径に達するまで、拡張部分を有する回転バーを使用して徐々に広げられる。

口腔内で行われる手術用の超音波システムにおいて典型的に使用されるインサートは、インプラント部位の準備の全ての段階を実行するには不十分な振動を有する。この制限は、同じハンドピースに関して、インサートの断面積が大きいほど、生成する振動の振幅が小さくなる、これらのデバイスの設計に固有のものである。部位とインサートの振動との間のこの逆の関係は、直径数ミリメートルの孔を得る必要がある特に口腔インプラント学において、技術適用の限界を表している。

ハンドピースの手動傾斜の適用がそれと組み合わされない限り、下顎組織の穿孔を可能にしないインサートの線形振動に関連するさらなる問題がある。この補助的な動きは、口の中で施術者によってなされるのは確かに困難であり、いずれの場合においても、今日のインプラント学の実施が必要とする精度要求とはあまり対応していない。

超音波ねじり振動、又はねじり振動と縦振動との組み合わせの励起によって生体組織を切断することができる超音波装置は、ＵＳ７３７４５５２Ｂ２、ＵＳ６４０２７６９Ｂ１、ＵＳ２００９／２３６９３８Ａ１、ＵＳ２０１１／０２７８９８８Ａ１から知られている。これらの装置の共通の特徴は、これら全てが実質的に軸対称のシステムである、単一の幾何学的な展開軸（development axis）を有するということである。歯科インプラント学のような顎顔面の用途では、口腔内で使用される振動インサートは、変換器軸に対してかなり非対称の展開をしている。したがって、これらの領域では、上述の発明の指示に従って、インサートの作動部においてねじり振動、又は縦及びねじり振動を発生させることは、可能ではない（変換器及び作動部が同軸であるシステムに対してのみ有効）。

Slipszenko（ＵＳ２０１３／０２５３５５９Ａ１）は、変換器の軸に垂直な展開軸を有する、軟組織治療用の超音波メスにおいてねじり、撓み、又は縦振動が交互に発生される超音波システムの構成を考案している。この解決策によれば、圧電変換器の横振動は、変換器軸に対して偏心的に装着された超音波あるいは導波路ホーンを組み込むことによって、ねじり、撓み、又は縦振動に変換することができる。振動伝達が正確に起こるために、ホーン後部の直径は、変換器の直径よりも大きくなければならない。直交平面において交互振動群を発生することは可能であるが、歯科の及び顎顔面のデバイスにおけるコンパクトさ、人間工学性、及び特定重量の要求は、Slipszenkoの解決策の適用によって達成することはできない。超音波ホーンの上述の大きな寸法及び異様な装着は、かなり口腔内部の可視性を制限するだろう。さらに、Slipszenkoの解決策では、適切な振動を伝送するために、１つ以上の導波路が手術用メスと振動性の伝送／変換ホーンとの間に差し込まれる。これらの部品数を最小に減じても、デバイスの全長は、口腔内部の用途のためには、まだ適合しないだろう。

Mishiro（ＪＰＨ０３７３２０７Ａ）は、歯科用途において理論上適用可能性を見つけることができるかもしれない材料除去用の超音波システムを提案している。提案された解決策は、導波路につながれた超音波変換器によって形成されたジョイントにおいて発生した楕円振動が導波路先端に接触を保つ動作エレメント（ツール）の回転を発生する、超音波モータの典型的な動作原理に基づく。ＪＰＨ０３７３２０７Ａに示された構成では、動作エレメントは、その対称軸が変換器の軸に垂直あるいは平行になることができ、回転に加えて超音波によって振動し、それにより材料の除去を可能にする。動作エレメントと振動運動が伝送され回転によって発生する導波路との間の接点は、変換器導波路ジョイントにおいて生成された縦及び横方向の振動の波腹（antinode）に対応する。この解決策に記述された構成によれば、動作エレメントは、振動素子に沿って生成された静止ノード（stationary nodes）と同数で位置する２つのベアリングによって支持される。この解決策は、その構造において複雑であり、動作エレメント（インサート）が歯科インプラント学におけるように連続して使用され交換されるものの用途に適さないと思われる。

本発明は、インプラント部位の準備及び他の用途における実施に関して適切な振幅の、撓み（flexural）、ねじり（torsional）、又は縦（longitudinal）及びねじりの組み合わされた振動を生成可能にする変換器／インサートジョイントの代替構成を提案する。

本発明は、口腔内の操作（手術）を行なうのに適切な変換器／インサートシステムの新しい構成の導入に関する。以下に記述された解決策によって、インプラント部位の準備のために十分に高い振幅で、インサートの作動部分において、撓み超音波振動、ねじり超音波振動、又はねじり及び縦の超音波振動を組み合わせたもの、を発生することが可能である。インサートにおける、及びつながれた撓みの変換器における展開軸（development axes）は、交差（incident）、直角、及び同一面に存在可能である。

特に、組み合わされたねじり振動、又は撓み及び縦振動は、インプラント手順の最初の孔を作るために使用することができる。一方、適切に構成されたインサートにおいて生成されたねじり、又はねじり及び縦振動は、最初の孔を広げるために後のステップを実行可能にする。

以下に記述され説明される各構成では、インサートと変換器との間の結合は、屈曲節（bending node）を介して起こる。

この発明に由来する主な利点のうちのいくつかは、次のとおりである。即ち、

ｉ）制限されたアクセススペースにおいて操作を行うのに役立つインサートの作動部における高い振動の達成、

ｉｉ）縮小された寸法（小さなインサート）、

ｉｉｉ）インサートの設計に関するより大きな多様性、

ｉｖ）異なるインサートとの結合にもかかわらず、ほとんど不変の変換器のモード（モーダル）パラメータ及び電気機械効率、

ｖ）特定の幾何学的及び振動の特徴を有するインサートセットと連結する単一の変換器を使用して、インプラント部位の準備の実行可能性。

したがって本発明は、顎顔面の手術と、医療及び工業の分野における他の部門との両方に適用可能な普遍的な解決策を提供する。

本発明は、上述の内容に含まれ、単一方向において従来の回転とは異なる運動状態によって作動し、記述した革新的な交互の運動によって、過熱が減じられる利点、使用される部位からの砕片のより良い除去に関する利点、減じられた全体寸法に関する利点を得ることを可能にする。

この目的は、請求項１による超音波システムによって達成される。従属請求項は、好ましいあるいは有利な実施形態について記述している。

本発明の目的は、添付図面を参照することによって詳細に述べられるだろう。
図１Ａは、本発明の第１の可能な実施形態による、非動作の構成における超音波システムの斜視図である。 図１Ｂは、本発明の第１の可能な実施形態による、動作（つまり共振）の構成における有限要素分析によって計算された超音波システムの斜視図である。 図２Ａは、図１Ａ、図１Ｂに示される超音波システムの遠位領域、即ち動作エレメントの拡大図である。 図２Ｂは、図１Ａ、図１Ｂに示される超音波システムの遠位領域、即ち動作エレメントの拡大図であり、図２Ｂ及び図２Ｃは、共振サイクルの振動における２つの連続した動作時点を図示しており、これらの時点では約１８０°の位相ずれがある。 図２Ｃは、図１Ａ、図１Ｂに示される超音波システムの遠位領域、即ち動作エレメントの拡大図であり、図２Ｂ及び図２Ｃは、共振サイクルの振動における２つの連続した動作時点を図示しており、これらの時点では約１８０°の位相ずれがある。 図３は、本発明の第２の可能な実施形態による、非動作の構成における超音波システムを図示している。 図４は、図６と共に、本発明のさらなる実施形態による超音波システムの、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点における２つの縦断面を図示しており、これらの時点では約１８０°の位相ずれがある。 図５は、図７と共に、動作エレメントの存在において、図４の時点における導波路手段及び動作エレメントに関する２つのモード形態（modal forms）の概略を示している。 図６は、図４と共に、本発明のさらなる実施形態による超音波システムの、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点における２つの縦断面を図示しており、これらの時点では約１８０°の位相ずれがある。 図７は、図５と共に、動作エレメントの存在において、図６の時点における導波路手段及び動作エレメントに関する２つのモード形態の概略を示している。 図８は、振動が生成される圧電素子の領域における発生器の可能な変形における拡大図を示している。 図９は、他の可能な変形による、本発明の目的の超音波システムの斜視図を示している。 図１０は、他の可能な変形による、本発明の目的の超音波システムの斜視図を示している。 図１１は、動作エレメントの可能な構成の縦断面図を示している。 図１２は、単一の動作エレメントの接続用に構成された導波路手段における遠位部分の可能な構成において分離した部品の斜視図を示す。 図１３は、２つの異なる位置において動作エレメントの接続用に構成された導波路手段における遠位部分の可能な構成において分離した部品の斜視図を示す。 図１４は、図１６と共に、図９の実施形態による超音波システムの、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点における縦断面図を示し、これらの時点では、特に約１８０°の位相ずれがある。 図１５は、図１４の時点における導波路手段及び動作エレメントに関するモード形態の概略図を示す。 図１６は、図１４と共に、図９の実施形態による超音波システムの、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点における縦断面図を示し、これらの時点では、特に約１８０°の位相ずれがある。 図１７は、図１６の時点における導波路手段及び動作エレメントに関するモード形態の概略図を示す。 図１８は、図２０と共に、図１０の実施形態による超音波システムの、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点における縦断面図を示し、これらの時点では、特に約１８０°の位相ずれがある。 図１９は、図１８の時点における導波路手段及び動作エレメントに関するモード形態の概略図を示す。 図２０は、図１８と共に、図１０の実施形態による超音波システムの、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点における縦断面図を示し、これらの時点では、特に約１８０°の位相ずれがある。 図２１は、図２０の時点における導波路手段及び動作エレメントに関するモード形態の概略図を示す。 図２２は、別の可能な変形による、本発明の目的の超音波システムの斜視図を示す。 図２３は、別の可能な変形による、本発明の目的の超音波システムの、図２２に示す超音波システムの遠位領域、つまり動作エレメントでの拡大図を示し、図２４と共に、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点を図示しており、これらの時点では、互いに異なる軸に沿って、特に約１８０°の位相ずれがある。 図２４は、別の可能な変形による、本発明の目的の超音波システムの、図２２に示す超音波システムの遠位領域、つまり動作エレメントでの拡大図を示し、図２３と共に、共振振動サイクルにおける２つの連続した動作時点を図示しており、これらの時点では、互いに異なる軸に沿って、特に約１８０°の位相ずれがある。 図２５は、本発明による、ガイド本体の振動面Ｐ及び動作エレメントが振動するエレメント面Ｓが強調された第１の可能な実施形態による、超音波システムの斜視図であり、ここで、撓み超音波変換器の及び導波路手段の振動変形、並びに動作エレメントにおいて引き起こされたねじりの変形は、最大振動の状態で強調されている。 図２６は、振動共振サイクルにおける動作時において増幅された方法で超音波システムの変形が示された、図２５の解決策の詳細な斜視図である。 図２７は、動作エレメントが撓み超音波変換器の振動面Ｐに置かれ、撓み超音波変換器及び導波路手段の振動変形、並びに動作エレメントに引き起こされた撓み変形が最大振動の状態で強調されている、本発明の目的の超音波システムにおけるさらなる実施形態の斜視図である。 図２８は、超音波システムの変形が振動共振サイクルにおける動作時の増幅された方法にて示された、図２７の解決策の詳細な斜視図である。

いくつかの好ましい実施形態例の記載
上述の図面において、参照符号１は、超音波システム１の全体を示し、該超音波システム１は、超音波マイクロ振動発生器手段２、発生器手段２に接続された導波路手段４、及び少なくとも１つの動作エレメント６を備える。

用語「導波路」は、その幾何学的形状及び場所の結果、換言すると、発生器手段２への接続の結果、発生器手段２の撓み振動（flexural vibration）を強め及び／又は増幅する本体の主部又は一部分を意味する。超音波システム１のそのような部品あるいは部分は、例えば、その少なくとも一つの遠位部分におけるその断面の減少により、発生器手段２の撓み振動を強める（及び好ましくは、しかし必ずではないが、増幅する）ことから、「コンセントレーター」とも呼ばれる。超音波システム１のこの部品あるいは部分はまた、超音波ホーンとも呼ばれる。

実施形態によれば、導波路４は、発生器と軸方向に又は発生器に同軸に存在する。

実施形態によれば、発生器手段２は、質量体（mass body）４２によって互いに間隔を開けて配置され、質量体４０あるいは同調器（tuner）と近位に結合し、更なる質量体４４と遠位に結合する複数の圧電素子１８を備える。これらの質量体４０，４２，４４は、これらの既定の質量により作動振動数あるいは発生器手段２の振動数の調整を可能にする。

例えば、この超音波システム１は、外科用器具、例えば骨ドリル、あるいは歯科用器具である。他の実施形態によれば、本システム１は、工業用器具であり、又は、例えばミリングカッタ、ドリルあるいはバイトのような建設分野において使用可能である。

異なる実施形態によれば、動作エレメント６は、穿孔ビット３４、材料除去カッター３６、（半）球状エレメント、リーマー部材、あるいは切削部材（示していない変形物）を含む。

実施形態（例えば、図１０における変形を参照）によれば、発生器手段２は、少なくとも１つの縦の超音波変換器７４（以下に定義されるような）、特にLangevin（登録商標）タイプ、を備える。

実施形態によれば、発生器手段２は、少なくとも１対の接触電極２０，２２と電気的に接触した１つ以上の圧電素子１８を含む少なくとも一つの超音波変換器１６、７４を備える。

実施形態によれば、超音波変換器１６は、例えばLangevin（登録商標）タイプも、曲がるタイプである。

実施形態によれば、超音波変換器１６、７４は、例えばアセンブリ方向Ｚ’に沿って、並んで置かれた複数の圧電素子１８を備える。

実施形態によれば、超音波変換器１６、７４は、導波路手段４の主たる展開方向（prevailing development direction）Ｚに同軸に配列又は装着される。

本明細書において、「軸の」、「半径方向の」、「横の」、「縦の」の各表現は、別段の定めがない限り、常に主たる展開方向Ｚを指すということに注意すべきである。

実施形態によれば、前述のアセンブリ方向Ｚ’は、主たる展開方向Ｚと実質的に平行又は一致する。

１つの実施形態によれば、少なくとも１つの圧電素子１８は、特に撓みタイプの超音波変換器１６では、撓みマイクロ振動の波腹（antinode）５８に配置される。

実施形態によれば、超音波変換器１６は、少なくとも１対の質量体４０，４２，４４を備え、これは、軸方向に少なくとも１つの圧電素子１８を含んでいる。

実施形態によれば、１つ以上の質量体４０，４２，４４（例えば全て）は、金属材料で作製されている。

実施形態によれば、圧電素子１８、接触電極２０，２２、任意の質量体４０，４２，４４は、環状あるいは管状の形状と無関係にあり、アセンブリ方向Ｚ’に対して相互に同軸で装着される。

実施形態によれば、圧電素子１８、接触電極２０，２２、任意の質量体４０，４２，４４は、主たる展開方向Ｚあるいはアセンブリ軸Ｚ’に対して、円形又は多角形（例えば、正方形又は長方形）である断面を有してもよい。

実施形態によれば、圧電素子１８、接触電極２０，２２、任意の質量体４０，４２，４４は、軸方向（特に、アセンブリ方向Ｚ’に対して）にそれを通過する、接続ステム４６（あるいは捕獲ステム）に装着される。

実施形態によれば、超音波変換器１６の質量体４０，４２，４４は、圧電素子１８の、及び接触電極２０，２２の、又は、複数の圧電素子１８の及び接触電極２０，２２の軸圧縮エレメントを提供する。

実施形態によれば、軸方向の端位置に配置された超音波変換器１６，７４の質量体４０，４４は、例えば端位置に、及び中間あるいは中央位置において、接続ステム４６によって範囲が定められた第２ねじ５２，５４と係合するように構成された第１ねじ４８，５０を備えてもよい。

実施形態によれば、超音波変換器１６の１つ以上の圧電素子１８は、振動面Ｐにおいて互いに反対の偏波方向で並んで、１対のハーフエレメント２４，２６（あるいはエレメント２４，２６の部分）を備える。この態様において、接触電極２０,２２へ交流電圧が印加されると、発生器手段２及び導波路手段４において撓みマイクロ振動を発生するために、ハーフエレメント（２４又は２６）は拡大し、一方、他方のハーフエレメント（２６又は２４）は縮小する。

縮小／拡大のこの現象は、例えば、図４、図６、あるいは図８の変形において、良好に図示されている。

図４における瞬間を例に取ると、この図の配向による左側のハーフエレメントの第１ペアでは、上側のハーフエレメント２４（これは拡大（拡張）した状態にある）は、当該ペアの他方のハーフエレメント２６よりもわずかに大きい軸方向の厚さを有し、ハーフエレメント２６は、縮小した状態にあり、よって、反対のエレメントよりも、より小さい厚さを有する、ということに注目することができる。これに対して、同時に、右側に位置する、別のペアのハーフエレメント２４’,２６’は、他方のペアに供給された電圧に起因して、逆の状態にある。

より正確には、ハーフエレメントの各ペアは、撓み（屈曲）における振動の位置及び方法を有し、これは、超音波システム１が共振するのを有利に可能にする。

図４に示されるものの前又は後の瞬間について、図６は、導波路手段４において繰り返された振動を生成するように、上述のハーフエレメントにおける拡大又は縮小された状態が交換された逆の構成を示している。

実施形態によれば、本システムは、発生器手段２に印加される電気的電圧の制御手段９０を備える。

実施形態によれば、１対の圧電素子（例えば１対の隣接したエレメント）に印加された電気的電圧が同じモジュール及び同じ位相を有するように制御手段９０は構成される。

実施形態によれば、超音波変換器１６,７４は、例えばアセンブリ方向Ｚ’に沿って軸方向に並んで置かれた少なくとも１対の圧電素子１８を備える。

実施形態によれば、このペアの圧電素子１８（例えば超音波変換器１６に含まれる場合）内では、既定の偏波方向（polarization direction）を有するハーフエレメント２４,２６は、それに反対の偏波方向を有するハーフエレメントに半径方向及び軸方向において並んで配置される。

より正確には、隣接するペアの圧電素子では、半径方向に隣接したエレメント（特に、アセンブリ方向Ｚ’に対して対称的に位置決めされた）間で偏波方向は、反対であり、アセンブリ方向Ｚ’において隣接したハーフエレメント（より正確には、そのような方向Ｚ’に沿って同じ側に配置された）間の偏波方向もまた反対である。

実施形態によれば、ハーフエレメント２４,２６は、振動面Ｐに対して実質的な直交面において延在する、中間にある間隔５６によって分離される。

実施形態によれば、ハーフエレメント２４,２６は、円形、あるいは（半）環状扇形例えば半月状の形態で作製される。

別の実施形態によれば、圧電素子１８（例えば超音波変換器１６の）、又は複数のそのような素子は、互いに反対方向の偏波を有する２つのエレメント部分（具体的に、アセンブリ方向Ｚ’に対して対称的に位置決めされる）、及び偏波を有しない中間部分を備えた環状形状にて作製される。

縦方向の超音波変換器７４の特性について、そのような変換器は、ちょうど議論した変形として、単一平面で振動するようには構成されない。反対に、そのような変換器７４は、縦方向のマイクロ振動（即ち、アセンブリ方向Ｚ’及び／又は主たる展開方向Ｚに沿った；例えば、図１９又は図２１における矢印（主たる展開方向Ｚにおいて主な縦方向成分を有する）の方向を参照）、及び交番（alternating）を発生するように構成され、その結果、それらは導波路手段４に伝送される。

実施形態によれば、圧電素子１８（例えば、縦タイプの超音波変換器７４の）は、環状又は管状の形状において作製される。

実施形態によれば、超音波変換器７４は、相互に反対の偏波方向を有し、及びアセンブリ方向Ｚ’へ平行な少なくとも１対の圧電素子１８を備える。

導波路手段４は、少なくとも一部分曲がる（及び有利に共振する）ように、発生器手段２に接続され、発生器手段２から離れて延在する。

表現「少なくとも一部分曲がる」は、実質的に導波路手段４の全てに関する（図４－７あるいは図１４－１７に図示される例について）屈曲、又はそのような手段のただ一部（例えば、図１９あるいは図２１の参照符号２８を参照）に関する屈曲を意味することに注目すべきである。

実施形態によれば、発生器手段２は、定在超音波マイクロ振動（stationary ultrasonic microvibrations）によって、単一の振動面Ｐにおいて導波路手段４を曲げるように構成される。

言い換えると、この実施形態によれば、導波路手段４は、発生器手段２によって発生されたマイクロ振動によって曲げられること（及びそれらのマイクロ振動に起因して有利に共振すること）の影響を受けやすく、その結果、導波路手段４の振動は、少なくとも１つの静止曲げノード（節）８で静止している。

この記述において、表現「静止ノード（節）」は、マイクロ－振動つまりマイクロ振動の不在によって特徴付けられた、導波路手段４の少なくとも１つの直交部分（主たる展開方向Ｚに対する）を意味することに注目すべきである。

具体的には、上述した撓み振動は、発生器手段における曲げ振動数（bending frequency）に対応する振動数で、例えば曲げ共振振動数（bending resonance frequency）で生じ、このような振動数は、例えば、発生器手段２の制御手段９０（例えば電子制御手段）によって設定可能である。

動作エレメント６は、静止曲げノード８につながれる、あるいは接合され、その結果、撓みマイクロ振動は、交互に起こるねじりあるいは撓みマイクロ振動として、導波路手段４によって動作エレメント６へ伝送される。

言い換えると、発生器手段２によって引き起こされる屈曲（bends）は、動作エレメント６がねじりあるいは撓みの方法において交互の／往復の態様で振動するように、動作エレメント６に伝送される。

実施形態によれば、例えば図２Ａ、図３あるいは図１０を参照して、動作エレメント６は、撓みマイクロ振動がそのようなエレメント６と交互に起こるねじりマイクロ振動として伝送されるように、振動面Ｐの外側に展開する。

実施形態によれば、例えば図９を参照して、動作エレメント６は、そのようなエレメント６と交互に起こる撓みマイクロ振動が撓みマイクロ振動として伝送されるように、振動面Ｐに対して実質的に平行な面、任意的に一致する面、において展開する。

実施形態によれば、発生器手段２は、主たる展開方向Ｚにおいて導波路手段４に沿って伝送される、縦方向のマイクロ振動を生成するように構成される。

実施形態によれば、導波路手段４は、動作エレメント６（例えばその基部６２に）及び少なくとも１つのガイドループ２８に接続されたエレメント支持体７２を遠位に備え、それは主たる展開方向Ｚに対して半径方向に展開する。このように、エレメント支持体７２及びガイドループ２８は、動作エレメント６への、縦方向のマイクロ振動をねじりマイクロ振動に変換するように構成される。

言い換えると、ガイドループ２８は、発生器手段２の縦方向のマイクロ振動を撓みマイクロ振動へ変性させ、これは、交互に起こるねじりマイクロ振動へ、エレメント支持体７２によって適切に変換されるだろう。

実施形態によれば、エレメント支持体７２は、静止曲げノード８を形成（defines）する。

実施形態によれば、ガイドループ２８は、第１端７６で、導波路手段４のガイド本体１０、また以下で導波路本体１０として定義される、へ、及び反対の第２端７８でエレメント支持体７２に接続（例えば固く）される。

実施形態によれば、ガイド本体１０は、共に解放可能に連結される、近位部分８２及び遠位部分８４を備える。

本記述において、用語「遠位」は、動作エレメント６で位置する、又は動作エレメント６の方へ面する、部品を意味し、一方、用語「近位」は、そのような動作エレメント６に対して反対側に、具体的には、変換器１６,７４の軸端に配置された質量体４０の方へ、位置する部品を意味することに注目すべきである。

実施形態によれば、近位部分８２と遠位部分８４との間の解放可能な接続は、バヨネット接続によって、又は図１８あるいは図２０に図示された例についてはネジ接続８６で実行される。

実施形態によれば、近位部分８２及び遠位の部分８４は、例えば雄－雌の結合により、幾何学的に結合される。

実施形態によれば、遠位部分８４は、近位の雄部分８２が少なくとも部分的に挿入される雌部分を形成する。

実施形態によれば、遠位部分８４、ガイドループ２８、及び任意のエレメント支持体７２は、単一ピースにて作製される。

実施形態（図示せず）によれば、静止曲げノードは、主たる展開方向Ｚ（特に、発生器手段２の非動作状態において）に置かれる。

実施形態によれば、静止曲げノード８は、主たる展開方向Ｚ（特に、発生器手段２の非動作状態において）に対して半径方向に揺動する。

実施形態によれば、発生器手段２及び導波路手段４は、振動面Ｐにおいて実質的に完全な形態で受け入れられる。

実施形態によれば、発生器手段２及び導波路手段４は、導波路手段４の主たる展開方向Ｚに沿って整列される。

実施形態によれば、ガイド本体１０は、接続ステム４６の拡張（特に：軸拡張）を構成する。

実施形態によれば、導波路手段４は、少なくとも一部分で曲がることができ、又は発生器手段２と共に共振することができる。

動作エレメント６は、静止曲げノード８につながれ又は接合され、その結果、撓みマイクロ振動は、交互に起こるねじりあるいは撓みマイクロ振動として動作エレメント６へ導波路手段４によって伝送される。

具体的には、導波路手段４から動作エレメント６への撓みマイクロ振動の伝送は、ねじりあるいは撓みマイクロ振動を発生するように、振動面Ｐに平行で、動作エレメント６の基部６２に作用する、静止曲げノードにおける支点を有する動トルク（dynamic torque）によって起こる。

実施形態によれば、そのような伝送は、モード（モーダル）形状又は振幅を交互にすることによって、動作エレメント６のマイクロ振動が発生器手段２及び／又は導波路手段４のマイクロ振動に影響を及ぼすことなく起こり、またその逆も同様である。

したがって、導波路手段４の撓みマイクロ振動は、交互のねじりマイクロ振動あるいは交互の撓みマイクロ振動へ変換することができることになる。例えば、異なるねじりの／撓みの変換は、導波路手段４によって形成され、動作エレメント６によって係合される、異なる連結座３０,３２,８０に依存することができる。

実施形態によれば、導波路手段４は、実質的に管状あるいは円筒状形状の少なくとも１つのガイド本体１０を備える。

実施形態によれば、ガイド本体１０は、その全長にわたって実質的に一定の断面を有する。

実施形態によれば、ガイド本体１０は、遠位方向において少なくとも１つの先細りの断面を有する。例えば、遠位部分８４は、遠位方向に先細りになることができる。

別の実施形態によれば、ガイド本体１０は、可変の断面を有しており、例えばニーズに依存して、そのようなガイド本体１０を通過するマイクロ振動を増幅あるいは減衰させるために、例えば、発生器手段２から遠ざかり増加あるいは減少する断面を有する。

実施形態によれば、ガイド本体１０は、実質的に円形断面を有する。

実施形態によれば、動作エレメント６は、静止曲げノード８で、導波路手段４の本体１０,７２に固く結合される。

本記述において、表現「本体１０,７２」は、その一方又は他方の使用を必要とする実施形態によって、「ガイド本体１０」又は「エレメント支持体７２」を意味することに留意すべきである。

実施形態によれば、動作エレメント６は、導波路手段４の本体１０,７２に除去可能に結合される。

実施形態によれば、動作エレメント６とガイド本体１０との間の除去可能（取り外し可能）な接続は、そのような動作エレメント６及びそのようなガイド本体１０に配置された相補の連結ねじ１２によって実行される。

実施形態によれば、動作エレメント６とガイド本体１０との間の取り外し可能な接続は、近位部分８２と遠位部分８４との間の上述の解放可能なユニオン（継手）を備えてもよい。

実施形態によれば、動作エレメント６とガイド本体１０との間の取り外し可能な接続は、ガイド本体１０（任意的に相補の連結ねじ６８,７０によって）に連結された、ロックエレメント６０、例えばジベル（dowel）、によって行われる。

実施形態によれば、ガイド本体１０は、ロックエレメント６０を少なくとも部分的に（例えば完全に）提供する少なくとも１つのエレメント座６６の範囲を定めてもよい。

実施形態によれば、ロックエレメント６０あるいはジベルは、動作エレメント６によって定められた、特にその基部６２によって形成される、当接面６４に圧縮状態にて作用する。

実施形態によれば、当接面６４は、実質的に平面あるいは凹形である。

実施形態によれば、動作エレメント６は、振動面Ｐに対して交差（incident（入射））あるいは実質的に直角な第２の方向Ｙに沿って延在する。

実施形態によれば、第２方向Ｙは、動作エレメント６の対称軸に組み入れ（implements）られる。

実施形態によれば、第２方向Ｙは、静止曲げノード８における振動面Ｐと交差する。

実施形態によれば、第２方向Ｙは、振動面Ｐに直角のエレメント面Ｓに存在する。

実施形態によれば、動作エレメント６は、振動面Ｐに実質的に平行な、任意的に振動面Ｐに与えられる、第３の方向Ｘに沿って少なくとも一部分、展開する。

実施形態によれば、第３方向Ｘは、動作エレメント６の対称軸に組み入れられる。

実施形態によれば、動作エレメント６は、例えば、動作エレメント６に一体化された、又は動作エレメント６に適用された少なくとも１つの伝達体１４によって、導波路手段４に又は導波路手段４の本体１０,７２に接続される。

実施形態によれば、伝達体１４は、動作エレメント６と共に単一ピースで作製されてもよい。

実施形態によれば、伝達体１４は、例えば解放可能な方法で、動作エレメント６に装着されてもよい。

実施形態によれば、伝達体１４は、しかしながら任意の方法で、そのようなマイクロ振動の振動数を変更せずに、発生器手段２から動作エレメント６へマイクロ振動を単に伝送するように設計される。

実施形態によれば、伝達体１４は、発生器手段２から受け取られたマイクロ振動を増幅する、又は反対に減衰するように構成及び／又は調整される。

実施形態によれば、動作エレメント６は、あるいは動作エレメント６及び伝達体１４は、動作エレメント６において発生したねじり又は撓みマイクロ振動のλの４分の１あるいはその整数ｎの倍数の近傍Ｉに含まれる長さＬ（例えば図１１を参照）によって導波路手段４から離れて展開する（ここで近傍Ｉは、ｎ＊λ／１０以下、好ましくはλ／１０以下、さらに好ましくはλ／４０以下である。）。

実施形態によれば、長さＬは、第２方向Ｙ、あるいは第３方向Ｘに沿って測定される。

実施形態によれば、導波路手段４（あるいはそのガイド本体１０）は、主たる展開方向Ｚに対して非対称の部分９２（例えば折り曲げられた、あるいは傾けられた部分）を遠位に備える。また、静止曲げノード８は、そのような非対称の部分９２に配置される。

実施形態によれば、導波路手段４（あるいはそのガイド本体１０）は、主たる展開方向Ｚに対して既定の入射（交差）角αと共に入射（交差）方向Ｄに沿って延在する傾斜部９４を備える。

実施形態によれば、入射角αは鋭角である。

実施形態によれば、導波路手段４の遠位端４’は、動作エレメント６の接続のために１つ以上の半径方向の連結座３０,３２を形成している。

実施形態によれば、導波路手段４は、連結座３０における動作エレメント６の第３方向が他方の連結座３２に係合した動作エレメント６の第２方向Ｙに対して交差（入射）あるいは実質的に直角であるように、２つの半径方向の連結座３０,３２の配向される範囲を定める。

より正確には、連結座３０,３２のそれぞれは、超音波システム１への独立した動作エレメント６の接続のために（例えば解放可能な接続のために）構成される。

実施形態によれば、相補の連結ねじ１２は、半径方向の連結座３０,３２にて配置されてもよい。

例えば、１つ以上の連結座は、上述の相補の連結ねじ１２が配置された、ガイド本体１０の内側（即ち、ガイド本体１０の厚みの少なくとも部分的に）の方へ延在する座キャビティ８８を備えてもよい。

実施形態によれば、動作エレメント６は、第２方向Ｙに沿って螺旋状に展開する螺旋形のステム３８を備え、その結果、動作エレメント６の遠位部分６’は、縦方向成分（longitudinal component）及び第２方向Ｙに沿って交互に起こることで、衝撃（percussion）において振動する影響を受けやすい。

言い換えると、この変形例は、螺旋形ステム３８の非対称性に印加されたねじりマイクロ振動が第２方向Ｙに沿ってマイクロ衝撃を発生することを提供する。

言い換えると、この変形例による動作エレメント６の遠位部分６’は、ねじり振動に加えて、第２方向Ｙに沿って縦方向及び交互に起こる成分と共に、更なる衝撃振動を得ることができる。

実施形態によれば、超音波システム１は、発生器手段２の制御手段９０を備え、該制御手段は、動作エレメント６のマイクロ振動が２０－６０ｋＨｚ、例えば２０－３６ｋＨｚ、の振動数範囲にあるような値で、そのような手段２の超音波マイクロ振動の振動数をコントロールするように構成されている。このようにして、石化状の構造（例えば歯又は骨）の一部は、低密度組織（例えば軟組織）の完全性を保ちながら選択的に除去（あるいは穿孔）されることができる。

革新的に、本発明の目的の超音波システムは、従来技術に関する欠点を鮮やかに解決することを可能にする。

より正確には、本発明は、従来技術において使用された器具における典型的な単なる回転動作をやめて、動作エレメントの往復運動するねじり又は撓みの運動により、手術及び恐らく臨床の明白な利点と共に、例えば穿孔等の作業動作を提供することを可能にする。

有利には、従来のデバイスとは異なり、本超音波システムは、巨視的な振動に関係するマイクロモーターを使用しない。

有利には、動作エレメントがこのようなエレメントによって係合される座の配向に依存して穿孔あるいは除去操作を難なく行なうことができるので、本超音波システムは、高い使用多様性を与える。

有利には、本超音波システムは、選択された作動部分の形状及び特徴に起因して高い使用多様性を与える。

有利には、本超音波システムは、操作者に要求される、発揮する力がかなり減じられることから、より大きな触覚感度及びより高い術中精度を得ることを可能にする。

有利には、本超音波システムは、動作エレメントの超音波マイクロ振動を使用し、除去された材料あるいは組織の微粉化のプロセスにより材料の孔あるいは除去を生じ、その後、存在する可能性のある潅注流体の機械的作用によって直ちに削除される。

いずれの場合にも、有利には、論じている往復運動は、材料の砕片の除去あるいは自然な放出を有利にする。

有利には、本超音波システムにおいて、遠心力の過熱の影響は、従来のビット／ミルの回転によって発生されたマイクロ振動によって生成されたものよりも広範囲には及ばない（あるいはそれらに対してさらに最小化される）。

有利には、本超音波システムは、材料の穿孔又は除去の始めにおいて、動作エレメントの改善された安定性を達成することを可能にする。

有利には、本超音波システムは、従来の回転ツールよりも著しく高い操作精度を得る（例えばドリルビットに対して）ことを可能にする。従来のものは、実際に、遠心力成分に起因して穿孔の始めにて不安定であり、このことは、所望の穿孔軸からツールを外れさせてしまう。実際に従来技術によれば、特にインプラント手術の分野では、穿孔される骨表面をかみ合わせるために、特別に構成された先端が穿孔の始めにて使用されている（ローズチップ（rose tip）及びランセットカッター（lance cutter）として最も一般的に知られている）。

これに反して、そのマイクロ振動作用と共に、発明による動作エレメントの特別の構成は、ツールを始動するための遠心力成分を実質的に排除するだけでなく、より大きな安定性を与えることを可能にする。

有利には、本超音波システムでは、動作エレメント－基質界面のより良い洗浄を得ることができ、及び骨再生プロセスの改善が可能である（ここに記述したシステムの外科的な、インプラントの、あるいは歯科的な使用を提供する変形例に関して）。

有利には、動作エレメントへの超音波マイクロ振動は、存在するかもしれない任意の流体（例えば潅注流体）のキャビテーションを引き起こし、動作エレメントによって作られた孔の側壁からの骨の破片の除去を可能にし、超音波システムによって生成された孔の壁の洗浄によっても、上述の界面を清浄な状態に保つ。このように、螺旋形の先端及び従来のドリルによって引き起こされた、従来のスメア層は形成されず、よって、骨再生プロセスに有利に作用する。

有利には、本超音波システムでは、骨組織の選択的な穿孔は、低振動数の振動の使用により得られる。実際に、選択された振動数での振動は、例えば骨あるいは歯の、石化状の構造物の穿孔又は除去を実行するのに非常に有利であると分かるが、一方、軟組織に適用されたときには、それらは効果を生じない。

したがって有利には、低密度の、軟組織との偶然の接触は、いずれの損傷あるいは裂傷を引き起こさず、一時的で制限された熱の放出だけを引き起こす。

有利には、発生器手段及び導波路手段の動的特性は、動作エレメントの性質によって僅かに影響を受けるだけである（例えば質量、形状及び／又は、その縦及び／又は横の障害物によって）。これは、そのような動作エレメントが静止ノードに固定され、したがってそのような性質がマイクロ振動運動の発生及び維持と実質的に無関係だからである。

また、発生器手段及び導波路手段の性質及び動的特性（導波路手段及び／又は発生器手段の、例えば質量、形状及び／又は、その縦及び／又は横の障害物）は、所望のマイクロ振動の伝送を除いて、動作エレメントの振動に影響を及ぼさない、あるいは単にわずかに影響するのみである。

したがってこの状況は、本システムに関係可能な動作エレメントの設計及び使用において、本超音波システムを特に多用途にする。

有利には、本システムは、発生器手段及び導波路手段において同じ軸方向位置に常に位置する既定の静止曲げノードを生成するように、固定の振動数で作動するように設計される。

さらに有利な態様によれば、固定された発生器手段の振動数はそのままで、動作エレメントの構成（例えばその長さＬ、セクション、材料など）は、特に該エレメントの特性の設計段階において介入することによって必要により調節されてもよく、マイクロ振動の適切な調波に動作エレメントを調整する。

例として、非常に小さい寸法の動作エレメントを設計することが必要あるいは有利である場合には、励起したマイクロ振動の波長の約１／４に等しい動作エレメントの長さＬを形成して、動作エレメントの非常に大きなマイクロ振動振幅を得ることが可能になるであろう。

有利には、動作エレメントの一部は、マイクロ振動用の増幅器あるいは減衰器（damper）として作用してもよい。

有利には、動作エレメントの振動あるいは共振の特性は、例えばマイクロ振動を増幅又は減衰させるために、該エレメント自体の実現化後の時点でさえ、変更されてもよい。

有利には、本発生器手段は、単一の振動面において、信頼できる連続的な方法において、及び実施が簡単な技術デバイスにより、導波路手段を曲げることができる振動を発生及び伝送するように設計されている。

有利には、本発生器手段は、必要により決定可能な（事前の）圧縮力により、必要な全ての部品を容易にパッケージ化するように設計されている。

有利には、本システムは、撓み振動の発生方向における動作非存在によって特徴付けられる場所に静止ノードが存在するので、異なる形状の動作エレメントが振動可能なように設計されている。

この最新の状況は、非常に広範囲にわたる技術的な先入観とは対照的に、動作エレメントが動きの生じない場所（静止ノード）の近くに配置されるという点で、本システムを特に革新的にする。

言い換えると、静止ノードは、動いていないポイントあるいはラインを有するが、その周囲は、最小の移動を有し、マイクロ振動における所望の励起を可能にするのに十分である。

有利には、本発明において使用可能な動作エレメントは、主に上述した波長に起因して、非常に小さいものである。

有利には、本発明のシステム目的は、穿孔される組織への動作エレメントの穿通を容易にするマイクロ衝撃動作の実行を可能にする。

当業者は、特定のニーズを満たすために、上述のシステムの実施形態に、機能的に等価なものにより、エレメントにおいていくつかの変更あるいは置換を行ってもよい。

また、そのような変形は、下記の請求範囲に規定されるような保護範囲内に含まれている。

さらに、可能な実施形態に属するように記載された各変形は、記述した他の変形と無関係に実行されてもよい。

実施形態によれば、静止曲げノードにおける結合に起因して、ねじり振動への撓み振動の変換が起こる実施形態からスタートして、圧電変換器の変形を提供することが可能である。実施形態によれば、圧電セラミックスの形、サイズ、及び配置に関する図１及び図９にその全体が表されている変換器は、導波路手段４（あるいは導波路本体１０）において撓み振動を発生可能な変換器である。あるいはまた、撓み振動は、変換器自体の縦方向軸Ｚに対して非対称性に設けられる導波路４を通じて縦振動を「変性させる」ことによって得ることが可能である。実施形態によれば、図１０において、静止ノード８に一致する、動作エレメント６用の連結座８０及びエレメント支持体７２が存在する振動変換器（ここではループ２８）がねじ（ネジ接続８６）によって連結されるガイド本体１０と共に、圧電パッケージ２４,２６、質量体あるいは後方質量体あるいは同調器４０、導波路あるいはホーンあるいはコンセントレーター４から成る、縦方向の変換器（Langevinタイプ、７４）が表示されている。

また、この実施形態では、動作エレメント６の静止ノードへの接続を提供し、動作エレメント自体の節平面（振動面Ｐ）と対称軸Ｙとの間の直交を提供する、発生器手段の主たる展開軸Ｚ上に、静止曲げノードが存在する。

実施形態によれば、主たる展開方向Ｚ及び動作エレメント６の軸は、実質的に直角、つまり８５度と１２５度との間の角度、好ましくは９０度で交差し、同じ面（つまり偏心がない）に属する。

実施形態によれば、導波路４の直径ｄ’が動作エレメント６のステムの直径よりも大きいとき、好ましくは導波路４の直径ｄ’が動作エレメント６のステムの直径の半分ｄ／２以上の場合には、動作エレメント６の遠位部において改善された能力（振幅）が得られる。

実施形態によれば、図２４及び図２５を参照して、ステムの直径ｄは、円筒状の動作エレメント６の直径であり、一方、図９、図１０、図１１、図１２、図１３に関して、直径ｄは伝達体１４の直径である。動作エレメント６２の基部は、例えば、それだけではないにしても、導波路４の遠位部分への動作エレメント６の結合（例えばねじ込み）に役立つ。

実施形態によれば、第１及び第２の大臼歯を含む口腔領域（下顎と上顎の両方のレベル）における術中の視認性を増すために解決策が提案され、ここで視認性は、口のサイズ及び口の開きに関する各患者間のバラツキによって制限される。

この問題を克服するために、コントラ（contra）（即ち、動作エレメントが接続されているツイストドリルの部分）を設けたマイクロモーターは、今日、コントラ自体の主縦方向軸に対して傾斜した遠位部分と共に使用されている。遠位部分の傾斜角は、典型的に１２０°（主たる展開方向に対して鋭角を考えると３０°）である。

実施形態によれば、導波路手段４（あるいは導波路本体１０）の遠位部は、この実施形態が動作エレメント６のレベルでの振動の伝送及び変換に影響することなく又は損なうことなく（即ち、発生器手段２及び導波路手段４の純粋な撓み振動が、それぞれ、面Ｐに全体的に含まれるねじり振動あるいは撓み振動における静止ノードに接続された動作エレメント６において変換又は伝送されるというような方法において）、主たる展開方向Ｚに対して傾けられている。

実施形態によれば、動作エレメントにおいて振動の伝送／変換を損なうことなく、導波路手段４あるいは導波路本体１０の遠位部の所望の傾きを組み込むために、導波路本体１０は、発生器手段２を考慮して近位及び遠位に定義される、例えば２つの展開方向を有して設けられる。近位の展開方向は、主たる展開方向と同軸であり、一方、遠位部は、５度と４５度との間、好ましくは３０度、の角度αによって主たる展開方向Ｚ自体に対して傾斜されている（方向Ｄ）。提案された超音波システム１の革新的な特徴を維持するために、２つの展開方向（Ｚ及びＤ）はまた、導波路手段４あるいは導波路本体１０の静止曲げノードに対応したポイントにおいて交差している。導波路手段４の遠位部の軸Ｄ及び動作エレメント６の軸（Ｙ又はＸ）は、８５度と１２５度との間、好ましくは９０度、の角度を形成し続ける。

実施形態によれば、動作エレメント６の遠位部において振動の相当な振幅を有するために、動作エレメント６は、導波路４の直径ｄ’よりも小さい直径ｄ、好ましくはｄ≦１／２ｄ’、を有さねばならない。例えば図１１を参照して、動作エレメントの直径ｄは、動作エレメントの伝達体１４の直径に対応する。一方、図２５－図２８では、これらのエレメントは、発明の理解を容易にするために単純化して（円筒状ボディ）表している。

第１エレメントの振動を（導波路及び動作エレメントから）第２エレメントへ伝送／変換するために、２つの振動素子間の結合ポイントとして静止（撓み）ノードを使用することは、（例えば従来技術にて行われているように）波腹のポイント／セクションにより振動エレメントを結合することによって振動運動を伝送することとは実質的に異なる、ということを理解することは重要である。波腹を使用することは、共振部品の最大の振動ポイント（実際には波腹）がそこに結合されている第２の共振部品用の励起源、これは結合ポイント／セクションで振動波腹を示すことになる、として使用される超音波出力システムにおいて採用された、従来の解決策である。静止ノードは、最小の振動ポイントであるので、従来技術（例えば超音波出力システムにおける）では、振動するのを望まないそこに結合された構造（例えば、結節点のセクションで位置するフランジを介して振動超音波システムに結合された任意の種類のハンドピースあるいはケース）に対して振動エレメント／デバイスの振動を分離するために、静止ノードは、結合／固定するポイント／セクションとして使用されている。よって、超音波出力システムでは、ノードではなく波腹を使用して、一方の振動エレメントから他方の振動エレメントへ振動を伝送することが、提案された唯一の解決策になる。

これに対し、モード、高調波、及び境界条件の群が適切に選択される本発明の特徴のおかげで、静止ノードは、導波路に結合された動作エレメントの遠位部において、かなりの振幅の振動の変換／伝送用のポイント／セクションとして使用可能である。

提案された構成に由来する利点は次の通りである。即ち、制限されたアクセススペースにおいて操作を行うのに役立つ動作部分における高振動；縮小された最大寸法（既知の超音波システムでのように、λ／２だけではなくλ／４に比例した動作エレメント長さ）；動作エレメント６によって結合されるシステム/振動発生器の周波数及び振動（モーダル）形式における干渉がほとんどない；動作エレメントの設計に関するより大きな幾何学的な多様性；動作エレメントとの結合がシステムの電気力学的効率を変更することなく、それぞれが特定の幾何学的及び振動的特徴を有する一組（複数）の動作エレメント６の振動の活性化のために、発生器手段２及び導波路４の単一のジョイントの使用可能性、である。

エレメントにおいて生成されたねじりの／撓みの波長の４分の１（又はその倍数）に近い長さの動作エレメント６を振動させることの使用に関して、同様の議論がなされなければならない。典型的に、超音波出力システムでは、振動部品の長さは、生成された振動の波長の半分（又は倍数）である。その他の点では、モード、高調波、及び境界条件の選択された群と共に、この発明により提案された特定の構成のおかげで、（動作エレメントにおいて）生成されたねじりの／撓みの波長の４分の１（又はその倍数）に近い長さの動作エレメント６を組み込むことが可能になり、上述の利点、特に高振動及び縮小された寸法を得ることが可能になる。

本発明のおかげで、発生器手段２によって生成され導波路４と共にねじり（あるいはねじり－縦方向）において伝送される撓み振動の、又は、導波路４の及び／又は発生器手段２の軸に対して交差し直交するあるいはほぼ直交する展開軸を有する動作エレメント６の撓み振動の、伝送／変換を得ることが可能になる。

動作エレメント、発生器手段、及び導波路の軸は、共面であることができる（したがって、所望振動の変換／伝送用の偏心的アセンブリを実行する必要はない。）。

更に、振動の伝送／変換は、導波路４の屈曲節において動作エレメント６の機械的結合を介して（及び、従来技術におけるような波腹を介するのではなく）行われる。

実施形態によれば、導波路４は存在せず、かつ動作エレメント６の結合は、発生器手段２に屈曲節において直接行われる。

実施形態によれば、発生器手段２及び導波路４の軸は、交差しており、同じ軸芯ではない。提案された発明の動作エレメント６は、機能的に次のことを可能にする。即ち、（ｉ）導波路４に対して（あるいは、導波路４が存在しない場合には発生器手段２へ）偏心的に装着されないこと；（ｉｉ）導波路４の直径ｄ’よりも小さい断面（直径ｄの）を有すること；（ｉｉｉ）従来技術の共振システムのすべての部品におけるように、λ／２にのみではなくλ／４に比例した長さを有すること。

この記述の全体にわたって、システムの振動面に参照がなされ、動作エレメント６の軸、並びに、発生器手段２及び／又は導波路４の軸を含む面を参照して、従来技術において提案されるように、振動エレメント間の結合が偏心していないことを明確にする。

実施形態によれば、発生器手段２は、主たる展開方向／軸Ｚ周りに９０°で相互に回転する２つの圧電パケットを備え、ここでは動作エレメント６の接続が静止曲げノードにおいて行われ、発生器手段２及び／又は導波路４、並びに動作エレメント６自体の軸間に直交性が提供される。この構成のおかげで、変換器（あるいは発生器手段２）及び導波路４において発生した撓み振動を、励起される圧電パケットに応じて、ねじりあるいは撓み振動として動作エレメント６へ伝送することができ、図１３に示すような動作インサート６用の二重の連結座を排除することが可能になる。

１ 超音波システム、 ２ 発生器手段、 ４ 導波路手段、 ４’ 遠位端、
６ 動作エレメント、 ６’ 動作エレメントの遠位部、 ８ 静止曲げノード、
１０ ガイド本体又は導波路本体、 １２ 相補の連結ねじ、 １４ 伝達体、
１６ 撓み超音波変換器、 １８ 圧電素子、 ２０ 接触電極、
２２ 接触電極、 ２４ ハーフエレメントあるいはエレメントの一部、
２４’ ハーフエレメントあるいはエレメントの一部、
２６ ハーフエレメントあるいはエレメントの一部、
２６’ ハーフエレメントあるいはエレメントの一部、 ２８ ガイドループ、
３０ 半径方向の連結座、 ３２ 半径方向の連結座、 ３４ 穿孔ビット、
３６ 材料除去カッター、 ３８ 螺旋形ステム、 ４０ 質量体、
４２ 質量体、 ４４ 質量体、 ４６ のユニオンステムあるいは捕獲ステム、
４８ 第１ねじ、 ５０ 第１ねじ、 ５２ 第２ねじ、 ５４ 第２ねじ、
５６ 中間間隔、 ５８ 波腹、 ６０ ロックエレメント、
６２ 動作エレメントの基部、 ６４ 当接面、 ６６ エレメント座、
６８ 連結ねじ、 ７０ 連結ねじ、 ７２ エレメント支持体、
７４ 縦の超音波変換器、 ７６ 第１端、 ７８ 第２端、 ８０ 連結座、
８２ 近位部分、 ８４ 遠位部分、 ８６ ネジ接続、
８８ 座キャビティ、 ９０ 制御手段、 ９２ 非対称の部分、
９４ 傾斜部、
α 入射角、 λ 波長、 Ｄ 入射軸を形成する入射方向、 Ｌ 長さ、
Ｓ エレメント面、 Ｐ 振動面、 Ｘ 第３軸を形成する第３方向、
Ｙ 第２軸を形成する第２方向、
Ｚ 主たる展開方向を形成する主展開方向、
Ｚ１ 導波路手段の軸を形成する導波路手段の展開方向、
Ｚ’ アセンブリ方向 ｄ ステムの直径、 ｄ’ 導波路の直径。

Claims (22)

1. 超音波マイクロ振動を発生する発生器手段（２）と、
   前記発生器手段（２）に接続され、少なくとも一部分曲がるように前記発生器手段から離れて延在する導波路手段（４）と、
   前記導波路手段（４）の静止曲げノード（８）に接続される動作エレメント（６）と、
   を備え、
   前記超音波マイクロ振動は、交互に起きるねじりあるいは撓みマイクロ振動として、前記動作エレメント（６）に前記導波路手段（４）によって伝送され、
   前記発生器手段（２）は、第１の軸としての前記導波路手段（４）の軸（Ｚ又はＤ）を形成する主たる展開方向（Ｚ）に同軸に配置された少なくとも１つの超音波変換器（１６、７４）を備え、
   前記動作エレメント（６）は、第２あるいは第３の軸（Ｙ又はＸ）を形成する方向に沿って延在し、
   前記第１の軸（Ｚ又はＤ）及び前記第２あるいは第３の軸（Ｙ又はＸ）は、実質的に直角で互いに交差し、
   前記動作エレメント（６）、前記発生器手段（２）、及び前記導波路手段（４）の軸（Ｙ又はＸ、Ｚ、Ｄ）は、同一面にある、
   超音波システム（１）。
2. 前記発生器手段（２）は、定在超音波マイクロ振動によって、単一の振動面（Ｐ）において前記導波路手段（４）を曲げるように構成されており、
   前記第１の軸（Ｚ又はＤ）及び前記第２あるいは第３の軸（Ｙ又はＸ）は、互いに直角であり、前記導波路手段（４）の前記静止曲げノード（８）において交差している、
   請求項１に記載の超音波システム。
3. 前記振動面（Ｐ）が、前記第１の軸及び前記第３の軸によって形成され、
   前記動作エレメント（６）は、前記第２の軸（Ｙ）を形成する方向に沿って延在し、前記超音波マイクロ振動が前記動作エレメント（６）内で前記ねじりマイクロ振動として伝送されるように、前記振動面（Ｐ）の外側で展開し、
   前記導波路手段（４）は、前記振動面（Ｐ）において少なくとも部分的に曲がり、
   前記第１の軸（Ｚ又はＤ）及び前記第２の軸（Ｙ）は、互いに実質的に直角で交差し、前記振動面（Ｐ）に直角の単一面（Ｓ）を形成する、
   請求項２に記載の超音波システム。
4. 前記動作エレメント（６）は、前記超音波マイクロ振動が前記動作エレメント（６）内で前記撓みマイクロ振動として伝送されるように、前記振動面（Ｐ）に対して実質的に平行又は一致する面において展開し、
   前記導波路手段（４）は、前記振動面（Ｐ）において少なくとも部分的に曲がり、
   前記第１の軸（Ｚ又はＤ）及び第３の軸（Ｘ）は、互いに実質的に直角で交差し、前記振動面（Ｐ）に一致する単一面（Ｐ）を形成する、
   請求項２に記載の超音波システム。
5. 前記発生器手段（２）及び前記導波路手段（４）は、前記第１の軸及び前記第２あるいは第３の軸によって形成される振動面（Ｐ）上において、前記展開方向（Ｚ）に沿って配向され、
   前記導波路手段（４）は、前記展開方向（Ｚ）に対して既定の入射角（α）により入射方向（Ｄ）に沿って延在する傾斜部（９４）を備え、
   前記入射角は、５度と４５度との間であり、
   前記傾斜部（９４）に、前記導波路手段（４）の前記静止曲げノードが設けられ、前記傾斜部（９４）は、前記静止曲げモードに対応するポイントで、前記導波路手段（４）の遠位端に係合する、
   請求項１から４のいずれかに記載の超音波システム。
6. 前記発生器手段（２）は、前記展開方向（Ｚ）において前記導波路手段（４）に沿って伝送される縦方向のマイクロ振動を発生するように構成される、
   請求項１に記載の超音波システム。
7. 前記発生器手段（２）は、前記第１の軸（Ｚ）の周りに９０°にて相互に離れた少なくとも２つの圧電素子（１８）を備え、前記導波路手段（４）への前記動作エレメント（６）の接続が単一の静止曲げノードにおいて行なわれる、
   請求項１に記載の超音波システム。
8. 前記導波路手段（４）は、少なくとも１つのガイドループ（２８）に接続されて前記静止曲げノードを形成するエレメント支持体（７２）を遠位に備え、前記エレメント支持体は、前記展開方向（Ｚ）に対して半径方向に展開し、前記ガイドループが、前記動作エレメント（６）へ縦方向のマイクロ振動を前記ねじりマイクロ振動に変換するように構成されている、
   請求項６に記載の超音波システム。
9. 前記動作エレメント（６）は、前記静止曲げノード（８）で、前記導波路手段（４）の本体（１０、７２）に固く結合されている、
   請求項１から８のいずれかに記載の超音波システム。
10. 前記動作エレメント（６）は、前記導波路手段（４）の本体（１０、７２）から分離された一部分であり、
    前記動作エレメント（６）は、前記導波路手段（４）の前記静止曲げノード（８）において除去可能な態様で前記導波路手段（４）の本体（１０、７２）に結合される、
    請求項１から９のいずれかに記載の超音波システム。
11. 前記動作エレメント（６）は、振動面（Ｐ）に対して交差あるいは実質的に直角な前記第２の軸を形成する第２方向（Ｙ）に沿って延在し、前記第２方向（Ｙ）は、前記動作エレメント（６）の対称軸を形成する、
    請求項１から３、５から１０のいずれかに記載の超音波システム。
12. 前記動作エレメント（６）は、振動面（Ｐ）を形成する前記第３の軸を形成する第３方向（Ｘ）に沿って少なくとも部分的に展開し、前記第３方向（Ｘ）は、前記動作エレメント（６）の対称軸を形成する、
    請求項１、２、４～７、９、１０のいずれかに記載の超音波システム。
13. 前記動作エレメント（６）は、前記動作エレメント（６）に統合されるあるいは適用される少なくとも一つの伝達体（１４）を介して前記導波路手段（４）に、あるいは前記導波路手段（４）の本体（１０、７２）に接続され、前記伝達体（１４）は、前記発生器手段（２）から受け取られるマイクロ振動を増幅するあるいは減衰させるように構成され及び／又は調整されている、
    請求項１から１２のいずれかに記載の超音波システム。
14. 前記動作エレメント（６）、又は前記動作エレメント（６）及び伝達体（１４）は、前記動作エレメント（６）にて発生されたねじりあるいは撓みマイクロ振動の波長（λ）の４分の１の近傍（Ｉ）あるいは当該波長の４分の１の整数倍数（ｎ）に含まれる長さ（Ｌ）によって前記導波路手段（４）から離れて展開し、近傍（Ｉ）は、λ／１０以下である、
    請求項１から１３のいずれかに記載の超音波システム。
15. 前記動作エレメント（６）は、振動面（Ｐ）に対して交差あるいは実質的に直角な前記第２の軸を形成する第２方向（Ｙ）に沿って螺旋状に展開する螺旋形ステム（３８）を備え、前記動作エレメント（６）の遠位部（６’）は、ねじり振動に加えて、前記第２方向（Ｙ）に沿って交互に起こる運動成分による衝撃で振動する、
    請求項１から３、５から１１、１３、１４のいずれかに記載の超音波システム。
16. 前記少なくとも１つの超音波変換器（１６）は、少なくとも１対の接触電極（２０、２２）と電気的に接続して配置される圧電素子（１８）を含み、各圧電素子（１８）は、相互に反対の偏波方向を有し振動面（Ｐ）において並んで置かれた１対のハーフエレメント（２４、２６）を備え、接触電極（２０、２２）への交流電圧の印加状態において、発生器手段（２）及び導波路手段（４）において撓みマイクロ振動を生成するように、一対の一方のハーフエレメント（２４、２６）が収縮しながら、ハーフエレメント（２４、２６）が交互に拡大する、
    請求項１から１５のいずれかに記載の超音波システム。
17. 前記導波路手段（４）の遠位端（４’）は、前記動作エレメント（６）の接続用の一もしくは複数の半径方向の連結座（３０,３２）を形成しており、
    前記導波路手段（４）は、連結座（３０）における前記動作エレメント（６）の第３方向（Ｘ）が他方の連結座（３２）に係合した前記動作エレメント（６）の第２方向（Ｙ）に対して交差あるいは実質的に直角であるように、２つの半径方向の連結座（３０,３２）の配向される範囲を定め、前記第２方向は前記第２の軸を形成し、前記第３方向は前記第３の軸を形成し、
    それぞれの連結座（３０,３２）は、超音波システム（１）への独立した動作エレメント（６）の解放可能な接続用に構成されている、
    請求項１から１６のいずれかに記載の超音波システム。
18. 動作エレメント（６）は、穿孔ビット（３４）、材料除去カッター（３６）、球状又は半球状エレメント、リーマー部材、又は切削部材を備える、
    請求項１から１７のいずれかに記載の超音波システム。
19. 当該超音波システムが、手術用器具、例えば骨ドリル、あるいは歯科用器具であることを特徴とする、
    請求項１から１８のいずれかに記載の超音波システム。
20. 発生器手段（２）の制御手段（９０）を備え、
    該制御手段は、低密度組織、例えば軟組織、の完全性を保護し、石化状の構造物、例えば歯あるいは骨、の少なくとも一部を選択的に除去するために、動作エレメント（６）のマイクロ振動が２０－６０ｋＨｚ、例えば例えば２０－３６ｋＨｚの振動数範囲にあるような値に、発生器手段（２）の超音波マイクロ振動の振動数を制御するように構成されている、
    請求項１から１９のいずれかに記載の超音波システム。
21. 前記導波路手段（４）の遠位端（４’）は、前記動作エレメント（６）の接続用の一もしくは複数の半径方向の連結座（３０,３２）を形成しており、
    一もしくは複数の連結座は、相補の連結ねじ（１２）が配置された、ガイド本体（１０）の内側の方へ延在する座キャビティ（８８）を備える、
    請求項５から１６のいずれかに記載の超音波システム。
22. 請求項１から２１のいずれかに記載の超音波システム（１）を備えた口腔の、及び／又は歯科の、及び／又は骨の手術用のデバイス。

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