特許 5738758 医療用超音波トランスデューサ組立体の磁歪アクチュエータ、並びにそのようなアクチュエータを有する医療用超音波ハンドピース及び医療用超音波システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5738758

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】医療用超音波トランスデューサ組立体の磁歪アクチュエータ、並びにそのようなアクチュエータを有する医療用超音波ハンドピース及び医療用超音波システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 18/00 20060101AFI20150604BHJP

   B06B 1/08 20060101ALI20150604BHJP

   H01L 41/12 20060101ALI20150604BHJP

   H01L 41/20 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   A61B17/36 330

   B06B1/08 Z

   H01L41/12

   H01L41/20

【請求項の数】22

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-518837(P2011-518837)

(86)(22)【出願日】2009年7月14日

(65)【公表番号】特表2011-528269(P2011-528269A)

(43)【公表日】2011年11月17日

(86)【国際出願番号】US2009050525

(87)【国際公開番号】WO2010009113

(87)【国際公開日】20100121

【審査請求日】2012年5月8日

(31)【優先権主張番号】61/080,772

(32)【優先日】2008年7月15日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】595057890

【氏名又は名称】エシコン・エンド−サージェリィ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｅｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100088605

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 公延

(74)【代理人】

【識別番号】100130384

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 孝文

(72)【発明者】

【氏名】ディエツ・ティモシー・ジー

(72)【発明者】

【氏名】イエーガー・ハンス

【審査官】 村上 聡

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−０２２５８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−００５１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９０１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２５１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１０７８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５３６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第９９／０５６１５４（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−１２９１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４２６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８９８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０９８６１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １８／００

Ｂ０６Ｂ １／０８

Ｈ０１Ｌ ４１／１２

Ｈ０１Ｌ ４１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

手先効果器と、該手先効果器を通る中央の長手方向軸線とを有する医療用超音波トランスデューサ組立体の磁歪アクチュエータを含む装置であって、前記アクチュエータは、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた磁歪合金を含み、
前記磁歪合金は、前記手先効果器に連結可能であり、
前記手先効果器は、前記トランスデューサ組立体によって装着して受け入れられたときに、前記手先効果器における遠位先端部が前記磁歪アクチュエータからの振動の波腹の位置となり、波腹の遠位先端部での長手方向軸線方向の定常波の振幅が前記アクチュエータの振幅に実質的に等しくなるように、前記アクチュエータによって駆動され、
前記アクチュエータは複合材料を含んでおり、前記複合材料は磁歪的に不活性な母材と前記磁歪合金とを含んでおり、前記磁歪合金は前記母材中に分散される、装置。

【請求項2】

前記アクチュエータは、それぞれ前記磁歪合金を含む複数の積層を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記それぞれの積層の磁歪合金は、それぞれの近隣する積層の磁歪合金から電気的に絶縁される、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記磁歪合金は第１の導電率を有し、前記母材は前記第１の導電率より低い第２の導電率を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

超音波駆動の医療用手先効果器を装着して受け入れるように適合された医療用超音波トランスデューサ組立体を含む医療用超音波ハンドピースであって、前記トランスデューサ組立体は、中央の長手方向軸線と、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して磁歪合金を含む細長い磁歪アクチュエータと、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記アクチュエータを取り囲み、前記アクチュエータを実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイルと、を含み、前記磁歪合金は、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれ、
前記磁歪合金は、波腹の遠位先端部での長手方向軸線方向の定常波の振幅が前記アクチュエータの振幅に実質的に等しくなるように、前記手先効果器に連結可能であり、
前記手先効果器は、前記トランスデューサ組立体によって装着して受け入れられたときに、前記手先効果器における遠位先端部が前記磁歪アクチュエータからの振動の波腹の位置となり、波腹の遠位先端部での長手方向軸線方向の定常波の振幅が前記アクチュエータの振幅に実質的に等しくなるように、前記アクチュエータによって駆動され、
前記アクチュエータは複合材料を含んでおり、前記複合材料は磁歪的に不活性な母材と前記磁歪合金とを含んでおり、前記磁歪合金は前記母材中に分散される、医療用超音波ハンドピース。

【請求項6】

前記アクチュエータは第１の端部と第２の端部とを有し、前記トランスデューサ組立体は、前記アクチュエータの前記第１の端部に取り付けられた第１の端部のかたまりと、前記アクチュエータの前記第２の端部に取り付けられた第２の端部のかたまりと、を含み、前記第１の端部のかたまりは前記手先効果器を装着して受け入れるように適合される、請求項５に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項7】

前記トランスデューサ組立体は、前記長手方向軸線と実質的に同軸上で整合して少なくとも前記アクチュエータを取り囲み、かつ前記磁歪合金の歪みと磁場の関係のグラフ上の所望の動作点を得るためにバイアス磁場を作るように適合された１つ又は２つ以上の永久磁石を含む、請求項６に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項8】

前記トランスデューサ組立体は、前記長手方向軸線と実質的に同軸上で整合して少なくとも前記第１のコイルを取り囲み、かつ前記バイアス磁場を調節するように適合された第２のコイルを含む、請求項７に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項9】

前記トランスデューサ組立体は、共に前記第１のコイルと前記第２のコイルとを長手方向に結合する第１の永久磁石と第２の永久磁石とを含む、請求項８に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項10】

前記トランスデューサ組立体は、それぞれ前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合する１つ又は２つ以上の磁場コレクタを含む、請求項８に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項11】

前記トランスデューサ組立体は、第１の磁場コレクタと第２の磁場コレクタとを含み、前記第１の磁場コレクタと前記第２の磁場コレクタとは共に少なくとも前記第１のコイルを長手方向に結合する、請求項１０に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項12】

前記第１のコイルは、前記アクチュエータから横方向に離間しており、前記ハンドピースは、ハンドピースの筐体と液体通路とを更に含み、前記ハンドピースの筐体は、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記第１のコイルを取り囲んでいる、請求項５に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項13】

前記液体通路は、前記アクチュエータと前記第１のコイルとの間に配置された部分を含む、請求項１２に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項14】

前記液体通路は、前記ハンドピースの筐体内にあり、前記ハンドピースの筐体の外側表面と前記トランスデューサ組立体との間に配置された部分を含む、請求項１２に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項15】

前記液体通路は、潅注通路及び吸引通路の少なくとも１つであり、前記手先効果器が前記トランスデューサ組立体によって装着して受け入れられた時に前記手先効果器と流体連通する、請求項１２に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項16】

前記液体通路は、冷却液再循環通路であり、前記手先効果器が前記トランスデューサ組立体によって装着して受け入れられた時に前記手先効果器と流体連通する、請求項１２に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項17】

前記トランスデューサ組立体は、共鳴体の端部のかたまりと検出コイルとを含み、前記共鳴体の端部のかたまりは、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記磁歪アクチュエータの一端部に音響的に接続されて磁歪特性を有し、前記検出コイルは、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記共鳴体の端部のかたまりを取り囲み、前記所望の医療用共鳴周波数と前記所望の医療用振幅とを実質的に保持するために前記アクチュエータを制御するようにアクチュエータの振動周波数とアクチュエータの振幅とに関するフィードバックを供給するように適合される、請求項５に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項18】

前記アクチュエータは機械的圧縮によらない、請求項５に記載の医療用超音波ハンドピース。

【請求項19】

ハンドピースの筐体と、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体と、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体に取り付け可能な超音波駆動の第１の医療用手先効果器と、を含む医療用超音波システムであって、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体は、第１の中央の長手方向軸線と、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して第１の磁歪合金を含む第１の細長い磁歪アクチュエータとを含み、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体の少なくとも一部は、ツールを使うことなく、前記ハンドピースの筐体を損傷することなく、かつ前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、前記ハンドピースの筐体内に装着して挿入可能であり、前記第１の磁歪合金は、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれ、
前記磁歪合金は、波腹の遠位先端部での長手方向軸線方向の定常波の振幅が前記アクチュエータの振幅に実質的に等しくなるように、前記手先効果器に連結可能であり、
前記手先効果器は、前記トランスデューサ組立体によって装着して受け入れられたときに、前記手先効果器における遠位先端部が前記磁歪アクチュエータからの振動の波腹の位置となり、波腹の遠位先端部での長手方向軸線方向の定常波の振幅が前記アクチュエータの振幅に実質的に等しくなるように、前記アクチュエータによって駆動され、
前記アクチュエータは複合材料を含んでおり、前記複合材料は磁歪的に不活性な母材と前記磁歪合金とを含んでおり、前記磁歪合金は前記母材中に分散される、医療用超音波システム。

【請求項20】

前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体は、ツールを使うことなく、前記ハンドピースの筐体を損傷することなく、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、かつ前記第１の医療用手先効果器を損傷することなく、前記ハンドピースの筐体から取り外し可能である、請求項１９に記載の医療用超音波システム。

【請求項21】

第２の医療用超音波トランスデューサ組立体と、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体に取り付け可能な超音波駆動の第２の医療用手先効果器と、を更に含み、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体は、第２の中央の長手方向軸線と、前記第２の長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して第２の磁歪合金を含む第２の細長い磁歪アクチュエータと、を含み、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体の少なくとも一部は、ツールを使うことなく、前記ハンドピースの筐体を損傷することなく、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、かつ前記第２の医療用手先効果器を損傷することなく、前記ハンドピースの筐体内に装着して挿入可能かつ前記ハンドピースの筐体から手で取り外すことができ、前記第２の医療用手先効果器は前記第１の医療用手先効果器とは異なり、前記第２の磁歪合金は、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた、請求項２０に記載の医療用超音波システム。

【請求項22】

前記第２の医療用手先効果器は、前記第２の医療用手先効果器を損傷することなく、かつ前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体に装着可能かつ取り外し可能であり、前記第１の医療用手先効果器は、前記第１の医療用手先効果器を損傷することなく、かつ前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体に装着可能かつ取り外し可能である、請求項２１に記載の医療用超音波システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年７月１５日付で出願された米国特許仮出願第６１／０８０７７２号の優先利益を主張する。

【0002】

（発明の分野）
本発明は概して、医療機器に関し、より具体的には、医療用超音波トランスデューサ組立体の磁歪アクチュエータ、そのようなアクチュエータを有する医療用超音波ハンドピース、及びそのようなアクチュエータを有する医療用超音波システムに関する。

【背景技術】

【0003】

圧電トランスデューサディスクのスタックを有する圧電アクチュエータを使用して、高調波メスなどの医療用手先効果器を超音波駆動する医療用超音波システムは既知である。ニッケル製の磁歪アクチュエータを使用して、歯をクリーニングするために歯石除去器を超音波駆動する歯科用システムは既知である。歯科用システムは、ＥＴＲＥＭＡ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．（Ａｍｅｓ，Ｉｏｗａ）が開発したもので、Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ（テルビウムとジスプロシウムと鉄金属との合金）製の磁歪アクチュエータを使用して歯石除去器を超音波駆動する。ＥＴＲＥＭＡはまた、低周波用途のＧＡＬＦＥＮＯＬ（ガリウムと鉄との合金）製の磁気歪み材料を開発中である。

【0004】

依然として、科学者や技術者は、医療用超音波トランスデューサ組立体の改善された磁歪アクチュエータ、そのようなアクチュエータを有する改善された医療用超音波ハンドピース、及びそのようなアクチュエータを有する改善された医療用超音波システムを模索している。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の実施形態の第１の表現は、医療用超音波トランスデューサ組立体の磁歪アクチュエータを含む装置である。アクチュエータは、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた磁歪合金を含む。

【0006】

本発明の第１の実施形態の第２の表現は、超音波駆動の医療用手先効果器を装着して受け入れるように適合された医療用超音波トランスデューサ組立体を含む医療用超音波ハンドピースである。トランスデューサ組立体は、中央の長手方向軸線と、長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して磁歪合金を含む細長い磁歪アクチュエータと、長手方向軸線と実質的に同軸上に整合してアクチュエータを取り囲み、アクチュエータを実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイルとを含む。磁歪合金は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。

【0007】

本発明の別の実施形態の表現は、ハンドピースの筐体と、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体と、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体に取り付け可能な超音波駆動の第１の医療用手先効果器とを含む、医療用超音波システムである。第１の医療用超音波トランスデューサ組立体は、第１の中央の長手方向軸線と、長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して第１の磁歪合金を含む第１の細長い磁歪アクチュエータとを含む。第１の医療用超音波トランスデューサ組立体の少なくとも一部は、ツールを使うことなく、ハンドピースの筐体を損傷することなく、かつ第１の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、ハンドピースの筐体内に装着して挿入可能である。第１の磁歪合金は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。

【0008】

本発明の実施形態の１つ以上の表現から、いくつかの利益及び有利性が得られる。１つの実施例では、磁歪アクチュエータは前述した群から選ばれた磁歪合金から本質的に構成され、必要に応じてドーパントが加えられる。この実施例で、（耐久性のために圧縮される必要がある既知の歯石除去器の脆いＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ合金とは異なり）磁歪合金は延性のある磁歪アクチュエータを供給すべきである。この実施例で、選ばれた磁歪合金のより高い磁気飽和限界は、小径で人間工学的なハンドピースの筐体に収容されることが可能で、より大径の医療用手先効果器を駆動することができるべきである（ニッケルアクチュエータを有する既知の歯石除去器のより小径の手先効果器との比較においてである。そのようにより小径であることは、ニッケルのより低い磁気飽和限界のために必要な音響利得をもたらす）。歯石除去器は歯から歯石を除去するのに使用される低電力の機器であり、効率的に歯を削ったり骨を除去するだけのパワーがないのに比べて、本発明の実施形態の実施例は、歯を削ったり骨を切断したりすることができるべきであることに留意されたい。

【0009】

本明細書で述べた磁歪合金を有する装置、医療用超音波ハンドピース、及び医療用超音波システムは、歯科的処置に適用可能であるがそれに限定されない。それよりもむしろ、装置、医療用超音波ハンドピース、及び医療用超音波システムは、軟組織、軟骨組織及び骨組織などの生体組織の一般的な切断、リモデリング、及び填塞に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】磁歪アクチュエータを有する医療用超音波トランスデューサ組立体を含み、またトランスデューサ組立体に取り付けられた手先効果器を示した本発明の第１の実施形態の概略断面図。

【図2】積層アクチュエータを示す図１のアクチュエータの第１の代替実施形態の断面図。

【図3】複合アクチュエータを示す図１のアクチュエータの第２の代替実施形態の断面図。

【図4】所望の動作点をグラフ上に示す図１の磁歪アクチュエータの磁歪合金の歪みと磁場の関係のグラフを無次元化した例。

【図5】潅注通路／吸引液体通路と検出コイルとを含む医療用超音波ハンドピースを示した本発明の第２の実施例の断面図（明瞭化のためトランスデューサ組立体のいくつかの要素は省略してある）。

【図6A】図５のハンドピースの代替実施形態であって、図６Ａは冷却液再循環通路を有するハンドピースを示す図であり、図６Ｂは潅注用の液体通路と吸引液体通路とを有するハンドピースを示す図。

【図6B】図５のハンドピースの代替実施形態であって、図６Ａは冷却液再循環通路を有するハンドピースを示す図であり、図６Ｂは潅注用の液体通路と吸引液体通路とを有するハンドピースを示す図。

【図7】システムの医療用超音波トランスデューサ組立体は磁歪アクチュエータを露出させるためにそれぞれ一部分が切り落とされている、医療用超音波システムを示す本発明の別の実施例の概略側面図。

【図8】図５のハンドピースの追加の代替実施形態を示す図。

【図9】図５のハンドピースの追加の代替実施形態を示す図。

【図10】図５のハンドピースの追加の代替実施形態を示す図。

【図11】図５のハンドピースの追加の代替実施形態を示す図。

【図12】図５のハンドピースの追加の代替実施形態を示す図。

【図13】図１と同様の図であるが、医療用超音波トランスデューサ組立体と取り付けられた手先効果器との追加の実施形態の図。

【図14】図１と同様の図であるが、医療用超音波トランスデューサ組立体と取り付けられた手先効果器との追加の実施形態の図。

【図15】図５と同様の図であるが、ハンドピースと取り付けた手先効果器との追加の実施形態の図。

【図16】図５と同様の図であるが、ハンドピースと取り付けた手先効果器との追加の実施形態の図。

【図17】図１６のフェライト磁石／永久磁石が円周方向に離間した磁石セグメントのアレイでありセグメント間で液体通路を形成していることを示す、図１６の線１７−１７に沿って得た図１６のハンドピースの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態のいくつかの表現を詳細に説明する前に、添付された図面及び記載に詳述される構築、部品の配列、指示及び工程によりそれぞれの表現がその応用又は使用において制限されるものではないことに留意されたい。本発明の実施形態の例示的な表現は、他の表現、実施形態、バリエーション、及び変更において実践又は組み込まれてもよく、様々な方法で実行又は実施されることができる。更に、他に指示がない限り、本明細書において用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために、本発明の実施形態の説明に役立つ表現を記載する目的で選ばれており、本発明を制限する目的では用いられていない。

【0012】

更に、以下に記述される表現、実施形態、実施例などの任意の１つ以上を、以下に記述される他の表現、実施形態、実施例などの任意の１つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。

【0013】

同様の数字が同様の要素を示す図面を参照すると、本発明の第１の実施形態が図１に示される。図１の実施形態の第１の表現は、医療用超音波トランスデューサ組立体１４の磁歪アクチュエータ１２を含む装置１０である。アクチュエータ１２は、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた磁歪合金１６を含む。１つの実施例では、磁歪アクチュエータ１２は前述した群から選ばれた磁歪合金１６から本質的に構成され、必要に応じてドーパントが加えられる。磁歪合金は、ＥＴＲＥＭＡ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．（Ａｍｅｓ，Ｉｏｗａ）から市販されている。

【0014】

図１の実施形態の第１の表現の１つの実施可能性では、磁歪合金１６の組成物及び製造工程は、医療用超音波トランスデューサ組立体１４の磁歪アクチュエータ１２に望ましい６つの特性を実質的に満たす磁歪合金を供給する。第１の特性は、（脆い従来のＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ磁歪合金及び圧電トランスデューサディスクとは異なり）延性のある磁歪合金であることである。延性のある磁歪合金は、非圧縮式アクチュエータの設計に使用することができ、所望形状に製造するのがより簡単である。冷却が必要である場合でもより少ない冷却ですむロバストな熱的動作を可能にし、かつルーチン的な高圧蒸気滅菌を可能にするために、第２の特性は、摂氏１２１度（華氏２５０度）を越えるキュリー温度を持つことである。

【0015】

第３の特性は、ニッケルより大きい磁歪を有することである。ニッケルの磁歪は実質的に３０ｐｐｍ（パーツ・パー・ミリオン）である。第４の特性は、ニッケルの磁気飽和より高い磁気飽和を有することである（１つの実施例では少なくとも２倍高い）。１つの実施形態では、第４の特性は、約１５０〜３００ｐｐｍの磁気飽和であり、より具体的には約１８０〜２４５ｐｐｍである。第３及び第４の特性により、アクチュエータを取り囲むハンドピースの筐体がニッケル製のアクチュエータと比べてより小径になることが可能になる（例えば１つの実施例では半分の直径）。第４の特性により、必要な音波増幅の量を最小化することが可能である。

【0016】

第５の特性は、医療用超音波周波数で作動が可能で、かつ長軸方向の定常波の最大振幅が５５．５ｋＨｚで４０マイクロメートル〜１２０マイクロメートル（４０マイクロメートルと１２０マイクロメートルとを含める）（１つの実施例では６５マイクロメートル）で、波腹の遠位先端部で断面積が１ｍｍ^２〜８ｍｍ^２（１ｍｍ^２と８ｍｍ^２とを含める）（１つの実施例では２．５ｍｍ^２）である医療用手先効果器を駆動することが可能であることである。１つの例証では、直径６．４ミリメートルの円筒状のチタン製医療用手先効果器の５５．５ｋＨｚでの治療出力の範囲は、頂点間の変位が１０〜３０マイクロメートルである。１つの実施例では、トランスデューサの作動曲線のヒステリシスが最小になり、かつ磁歪係数の応力によるロスが最小になる。そのような最小化に影響を及ぼす要素には、合金組成及びドーパント、機械による圧延、引き込み等の製造工程を通して発生した内部（internat）応力、並びに、温度、時間、圧力、大気ガス、及び、機械的バイアス、電気的バイアス、又は磁気バイアスが含まれるアニーリング状態が挙げられる。

【0017】

「遠位」は患者により近い部分であることに留意されたい。「波腹」は振動の最大マグニチュードの位置であることにも留意されたい。また、端部の実施例は、実質的に円形状又は長方形の断面積を有する端部が含まれるが、これらに限定されない。医療用超音波周波数は、２０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ（２０ｋＨｚと１５０ｋＨｚとを含める）（１つの実施例では５５．５ｋＨｚ）の周波数である。

【0018】

第６の特性は、外径が５ミリメートル〜１５ミリメートル（５ミリメートルと１５ミリメートルとを含める）（１つの実施例では１０ミリメートル）であるハンドピースの筐体内に医療用超音波トランスデューサ組立体１４を収容することが可能であることである。所望のサイズの振幅を有する所望のより大きい断面積の手先効果器と併用した、所望のより小径でより人間工学的なハンドピースの筐体は、音響利得をほとんど又はまったく使用することができないということに留意されたい。

【0019】

図２の第１の代替アクチュエータの実施形態に示されているように、第１の製造では、磁歪アクチュエータ１８は、それぞれが磁歪合金１６を含む複数の積層２０（主磁場に実質的に垂直にスタックされた）を含む。１つのバリエーションでは、それぞれの積層２０の磁歪合金１６は、それぞれの隣接する積層２０の磁歪合金１６から電気的に絶縁される。積層構造の実施例は、圧延、機械加工、溶融防糸されたリボン／ファイバーが含まれるが、これらに限定されない。

【0020】

図３の第２の代替アクチュエータの実施形態に示されているように、第２の製造では、磁歪アクチュエータ２２は複合材料２４を含んでおり、複合材料２４は磁歪的に不活性な母材２６と磁歪合金１６とを含んでおり、磁歪合金１６は母材２６中に分散される。１つのバリエーションでは、磁歪合金１６は第１の導電率を有し、母材２６は第１の導電率より低い第２の導電率を有する。母材２６の実施例には、熱可塑性の押出し加工又は成形、熱硬化性エポキシ又はポリイミド、及びｋａｐｌｏｎ−層印刷フィルム又はコーティングが挙げられる。複合材料２４は、より容易に任意の形状にすることができることに留意されたい。そのように積層した磁歪アクチュエータ及び複合体磁歪アクチュエータは、望ましくない渦電流を低減し、かつアクチュエータの加熱を低減すべきであることにも留意されたい。

【0021】

第３の製造では、磁歪合金１６は結晶、多結晶、又は無形体等のバルクで製造される。１つのバリエーションでは、磁歪アクチュエータ１２のバルク材は、バルク材の導電率を十分に低くし、渦電流を低減するための積層（又はポリマー母材中に分散させる等の他の技術）を必要としないように調節される。

【0022】

図１の実施形態の第２の表現は、超音波駆動の医療用手先効果器３０を装着して受け入れるように適合された医療用超音波トランスデューサ組立体１４を含む医療用超音波ハンドピース２８である。トランスデューサ組立体１４は、中央の長手方向軸線３２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して磁歪合金１６を含む細長い磁歪アクチュエータ１２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合してアクチュエータ１２を取り囲み、アクチュエータ１２を実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイル３４とを含む。磁歪合金１６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。

【0023】

図１の実施形態の第２の表現の１つの応用では、所望の医療用共鳴周波数が２０Ｋｈｚ〜１５０Ｋｈｚ（２０Ｋｈｚと１５０Ｋｈｚとを含める）（１つの実施例では５５．５Ｋｈｚ）で、かつ所望の医療用振幅が、長軸方向の定常波振動の頂点間振幅が５５．５ｋＨｚで４０マイクロメートル〜１２０マイクロメートル（４０マイクロメートルと１２０マイクロメートルとを含める）（１つの実施例では６５マイクロメートル）である。１つのバリエーションでは、刃又は大ばさみ等の手先効果器３０は、１平方ミリメートル〜８平方ミリメートル（１平方ミリメートルと８平方ミリメートルとを含める）（１つの実施例では２．５平方ミリメートル）の断面積を有する実質的に円形状又は長方形の遠位先端部を有する。１つの変更では、手先効果器３０は、トランスデューサ組立体１４によって装着して受け入れられた時に、波腹の遠位先端部６４での長軸方向の定常波の振幅がアクチュエータ１２の振幅に実質的に等しくなるようにアクチュエータ１２によって駆動される。

【0024】

図１の実施形態の第２の表現の第１の実施可能性では、アクチュエータ１２は第１の端部３６と第２の端部３８とを有し、トランスデューサ組立体１４は、（限定するものではないが、ねじ付きスタッドによる取り付け、硬ろう付け、又はレーザー溶接等で）アクチュエータ１２の第１の端部３６に取り付けられた第１の端部のかたまり４０と、アクチュエータ１２の第２の端部３８に取り付けられた第２の端部のかたまり４２とを含み、第１の端部のかたまり４０は、（ねじ付きスタッドによる取り付け等で）手先効果器３０を装着して受け入れるように適合される。１つのバリエーションでは、トランスデューサ組立体１４は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、アクチュエータ１２を取り囲み、かつ磁歪合金１６の歪みと磁場の関係のグラフ４８（図４を参照）で所望の動作点４６に対してバイアス磁場を作るように適合された永久磁石４４（又は、限定するものではないが縦に細長く切った又は積層したフェライト又は永久磁石等のフェライト磁石）を含む。動作点はトランスデューサ組立体の機能範囲を設定し、１つの実例では、動作点４６に達するためのエネルギーを最小化すると同時に範囲を最大化する。１つの変更では、トランスデューサ組立体１４は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して永久磁石４４と第１のコイル３４とを取り囲み、かつバイアス磁場を調節するように適合された第２のコイル５０を含む。

【0025】

図１の実施形態の第２の表現の第１の実施可能性の１つの実施例では、トランスデューサ組立体１４は、それぞれ長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、共に第１のコイル３４と永久磁石４４とを長手方向に結合する第１磁場コレクタ５２と第２磁場コレクタ５４とを含む。１つの実例では、第１の端部のかたまり４０及び第２の端部のかたまり４２は、低い音響損失を有する軟磁性コレクタであり、第１磁場コレクタ５２及び第２磁場コレクタ５４は、低い又は高い音響損失を有する軟磁性コレクタである。１つの構成体では、トランスデューサ組立体１４の要素はプラスチック成形品内に保持される（図示せず）。

【0026】

本発明の第２の実施例が図５に示されている。図５の実施形態の第１の表現は、超音波駆動の医療用手先効果器１３０を装着して受け入れるように適合された医療用超音波トランスデューサ組立体１１４を含む医療用超音波ハンドピース１２８である。トランスデューサ組立体１１４は、中央の長手方向軸線１３２と、長手方向軸線１３２と実質的に同軸上に整合して磁歪合金１６を含む細長い磁歪アクチュエータ１２と、長手方向軸線１３２と実質的に同軸上に整合してアクチュエータ１２を取り囲み、アクチュエータ１２を実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイル３４とを含む。磁歪合金１６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。第１のコイル３４は、アクチュエータ１２から横方向に離間している。ハンドピース１２８は、ハンドピースの筐体１５６と液体通路１５８とを含み、ハンドピースの筐体１５６は長手方向軸線１３２と実質的に同軸上に整合して第１のコイル３４を取り囲んでおり、液体通路１５８はアクチュエータ１２と第１のコイル３４との間に配置された部分を含む。

【0027】

図５の実施形態の第１の表現の第１の応用では、液体通路１５８は潅注通路及び吸引通路の少なくとも１つであり、手先効果器１３０がトランスデューサ組立体１４によって装着して受け入れられた時に手先効果器１３０と流体連通する。第２の応用では、図６Ａの代替液体通路の実施形態に示されているように、アクチュエータ１２と第１のコイル３４との間のハンドピース２２８の液体通路２５８は冷却液再循環通路であり、手先効果器２３０がトランスデューサ組立体２１４によって装着して受け入れられた時に手先効果器２３０と流体連通する。第３の応用では、図６Ｂの代替液体通路の実施形態に示されているように、ハンドピース２２８の液体通路２５８は手先効果器２３０と流体連通する潅注用の液体通路であり、ハンドピース２２８の液体通路２５８’は手先効果器２３０がトランスデューサ組立体２１４によって装着して受け入れられた時に手先効果器２３０と流体連通する吸引用の液体通路である。

【0028】

図５の実施形態の第１の表現の同じ又は異なる応用では、トランスデューサ組立体１１４は共鳴体の端部のかたまり１６０と検出コイル１６２とを含む。この応用では、アクチュエータ１２は長手方向端部３８を有し、共鳴体の端部のかたまり１６０は、長手方向軸線１３２と実質的に同軸上に整合して、長手方向端部３８に音響的に接続されて、磁歪特性を有する。この応用では、検出コイル１６２は、長手方向軸線１３２と実質的に同軸上に整合して、共鳴体の端部のかたまり１６０を取り囲み、所望の医療用共鳴周波数と所望の医療用振幅とを実質的に維持するために（第１のコイル３４で）アクチュエータ１２を制御するようにアクチュエータの振動周波数とアクチュエータの振幅とに関するフィードバックを供給するように適合される。所望の医療用共鳴周波数と医療用振幅とは、取り付けた医療用手先効果器１３０（高調波メス等）が例えば組織切断中の荷重下にある場合でも、取り付けた医療用手先効果器１３０の波腹の遠位先端部１６４の所望の振幅を維持するように実質的に保たれることを理解されたい。図５又は６に示されていないが異なる応用では、アクチュエータのより効率的な励振とより高い周波数モードの選択的刺激のために、第１のコイルは第２の（検出）コイルに近位に配置される。

【0029】

図６は、ハンドピースの筐体２５６、トランスデューサ組立体２１４の中央の長手方向軸線２３２、共鳴体の端部のかたまり２６０、検出コイル２６２、及びアクチュエータ１２の長手方向端部３８も示していることに留意されたい。１つの実施例では、共鳴体の端部のかたまり１６０及び２６０並びに手先効果器１３０及び２３０は、それぞれアルミニウムを含み、（アクチュエータ１２もそうであるが）それぞれ実質的に波長の半分の長さである。共鳴体の端部のかたまりは端部ベル（bell）とも呼ばれ、手先効果器の直径が減少した部分はホーン（horn）とも呼ばれる。

【0030】

図５の実施形態に示されているように、同じ又は異なる実施可能性では、アクチュエータ１２は機械的圧縮によらない。

【0031】

本発明の別の実施例が図７に示されている。図７の実施形態の第１の表現は、ハンドピースの筐体３５６と、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４と、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４に取り付け可能な超音波駆動の第１の医療用手先効果器３３０とを含む、医療用超音波システム３３６である。第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４は、第１の中央の長手方向軸線３３２と、長手方向軸線３３２と実質的に同軸上に整合して第１の磁歪合金１６を含む第１の細長い磁歪アクチュエータ１２とを含む。第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４の少なくとも一部は、ツールを使うことなく、ハンドピースの筐体３５６を損傷することなく、かつ第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４を損傷することなく、ハンドピースの筐体３５６内に装着して挿入可能である。第１の磁歪合金１６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。上述した第４の特性の特に広範囲のｐｐｍにおけるより高い磁気飽和を有する第１の磁歪合金１６は、広範囲の医療用手先効果器の動作を可能にする。

【0032】

第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４は滅菌可能で再使用できる。第１の医療用超音波トランスデューサは、典型的に、ハンドピースの筐体３５６内に挿入される前に滅菌され、ハンドピースの筐体３５６から取り外された後に、及び／又は、次の使用の前に、滅菌することができる。第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４は、第１の医療用手先効果器３３０と一緒に、又はそれとは別に滅菌可能である。

【0033】

ハンドピースの筐体内に装着して挿入可能なトランスデューサ組立体は、（限定するものではないが、「Ｏ」リング等によって）直接ハンドピースの筐体に取り付けることができる、及び／又は、（限定するものではないが、図５及び６に見られるように「Ｏ」リング１６８及び２６８等によって）ハンドピースの筐体に取り付けられる取り付けた手先効果器によって間接的にハンドピースの筐体に取り付けることができることに留意されたい。

【0034】

図７の実施形態の第１の表現の１つの実施可能性では、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４は、ぴったりと摩擦嵌合するように密閉「Ｏ」リングを用いて（間接的に）ハンドピースの筐体３５６に取り付けられている（図５〜６及び１５〜１６中の「Ｏ」リング１６８、２６８、及び７６８〜７７０を参照のこと）。図示されていないが同じ又は異なる実施可能性では、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４は、指で押し下げることで解放されるバネであるロックリング、押し下げ可能なラッチ、又は滑動コレート（collate）等を用いて、ハンドピースの筐体３５６内に機械的に固定して取り込まれる。他の実施可能性は当業者に委ねられる。

【0035】

図７の実施形態の第１の表現の１つの実施では、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４は、ツールを使うことなく、ハンドピースの筐体３５６を損傷することなく、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４を損傷することなく、かつ第１の医療用手先効果器３３０を損傷することなく、ハンドピースの筐体３５６から取り外すことができる。第１の医療用手先効果器３３０は、医療処置中であっても超音波トランスデューサ組立体３１４から第１の医療用手先効果器３３０を取り外してかわりの医療用手先効果器と取り替えるだけで、ユーザーによって容易に素早く交換できる。１つの実施形態では、第１の医療用手先効果器３３０は使い捨ての単回使用の手先効果器である。医療用超音波システム３６６に付属する様々な医療用手先効果器３３０を有するキットは、ユーザーが同じハンドピース上で速やかに手先効果器を変更することを可能にする。特に整形外科や形成外科等のいくつかの専門では、多くの医療処置中に時間は非常に重要である。

【0036】

図７の実施形態の第１の表現の１つの拡張では、医療用超音波システム３３６は、第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４と、第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４に取り付け可能な超音波駆動の第２の医療用手先効果器４３０とを含む。第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４は、第２の中央の長手方向軸線３６２と、第２の長手方向軸線３６２と実質的に同軸上に整合して第２の磁歪合金３７６を含む第２の細長い磁歪アクチュエータ３７２とを含む。第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４の少なくとも一部は、ツールを使うことなく、ハンドピースの筐体３５６を損傷することなく、第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４を損傷することなく、かつ第２の医療用手先効果器３６０を損傷することなく、ハンドピースの筐体３５６内に装着して挿入可能で、かつハンドピースの筐体３５６から手で取り外すことができる。第２の医療用手先効果器３６０は第１の医療用手先効果器３３０とは異なる。第２の磁歪合金３７６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。

【0037】

図７の実施形態の第１の表現の１つの応用では、第２の手先効果器３６０は、第２の医療用手先効果器３６０を損傷することなく、かつ第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４を損傷することなく、第２のトランスデューサ組立体３７４に取り付け可能かつそれから取り外し可能であり、及び第１の手先効果器３３０は、第１の医療用手先効果器３３０を損傷することなく、かつ第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４を損傷することなく、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４に取り付け可能かつそれから取り外し可能である。同じ又は異なる応用では、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４と第１の医療用手先効果器３３０とは共に実質的に音響利得がなく、第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４と第２の医療用手先効果器３６０とは共に実質的に音響利得がない。

【0038】

図７の実施形態の第１の表現に関連した１つの方法では、医療処置を開始する前に、第１の医療用手先効果器３３０が第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４に取り付けられ、第２の医療用手先効果器３６０がトルクツールを用いてある程度の時間をかけて第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４に取り付けられ、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４が（取り付けられた第１の医療用手先効果器３３０と共に）ハンドピースの筐体３５６に素早く挿入して取り付けられる。次に、第１の医療用手先効果器３３０を用いて患者に医療処置の第１の部分を行なう。次に、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４が（取り付けられた第１の医療用手先効果器３３０と共に）ハンドピースの筐体３５６から素早く取り外されて、第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４が（取り付けられた第２の医療用手先効果器３６０と共に）ハンドピースの筐体３５６に素早く挿入して取り付けられる。次に、第２の医療用手先効果器３３０を用いて患者に医療処置の第２の部分を行う。これによって、第１の医療用手先効果器を一般的な圧電の医療用超音波トランスデューサ組立体から従来どおりに取り外して第２の医療用手先効果器を一般的な圧電の医療用超音波トランスデューサ組立体に取り付けるのに比べて、医療処置の実時間が短縮される。

【0039】

図７の実施形態の第１の表現の１つの実施例では、第２の医療用超音波トランスデューサ組立体３７４は、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体３１４と実質的に同一である。別の実施例では、それらは実質的に異なる。１つのバリエーションでは、ハンドピース認識のための独特の識別子としてのそれぞれの医療用超音波トランスデューサ組立体と、トランスデューサ組立体／手先効果器の組み合わせとは、医療処置に先立ってその組み合わせを効率的に起動させるために発生器（図示せず）が必要とする任意の初期化を設定するために、発生器によって事前に確認される。発生器は、ハンドピースの筐体３５６から延びるケーブル３７０によってトランスデューサ組立体に取り付け可能である。

【0040】

次の段落は、本発明の実施形態の他の実施例を説明している。

【0041】

図８〜１２は、寸法、音響構成要素の取り付け、及び／又は検出コイルの配置が含まれる図５のハンドピースの追加の実施形態を示す図である。図８に示されているように、図５の実施形態の代替表現の１つの実施例では、医療用超音波ハンドピース４２８は、中央の長手方向軸線３２を有する医療用超音波トランスデューサ組立体４１４と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して磁歪合金１６を含む細長い磁歪アクチュエータ１２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合してアクチュエータ１２を取り囲み、アクチュエータ１２を実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイル３４とを含む。磁歪合金１６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。第１のコイル３４は、液体通路４５８をもたらすようにアクチュエータ１２から横方向に離間している。

【0042】

ハンドピース４２８は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、医療用超音波トランスデューサ組立体４１４を取り囲むハンドピースの筐体４５６を含む。ハンドピースの筐体４５６は、液体通路４５８を部分的に画成する。液体通路４５８の一部はアクチュエータ１２と第１のコイル４３４との間に配置されて手先効果器４３０内の開口部と流体連通する。手先効果器はトランスデューサ組立体によって装着して受け入れられて、Ｏリング４６８等でハンドピースの筐体に密閉して接続される。手先効果器４３０は先端部４６４を含む。

【0043】

磁歪アクチュエータ１２の直径は、手先効果器を磁歪アクチュエータ１２に取り付ける第１の端部のかたまり４４０の直径より小さい直径を有する。１つの実施形態では、アクチュエータ１２の直径は、第１の端部のかたまり４４０よりも第１の端部のかたまりの直径の約１／４だけ小さい。図８〜１２に示されているように、第１の端部のかたまり４４０の直径は６．０ｍｍであり、アクチュエータ１２の直径は４．５ｍｍであり、ハンドピースの全体的な直径は８．０ｍｍである。

【0044】

磁歪アクチュエータ１２は半波長の長さである。この長さは、手先効果器の取り付けを震動波腹に近位にもたらす。第１の端部のかたまり４４０を含む手先効果器４３０の長さは半波長の長さである。アクチュエータの高調波への干渉を避けるため、Ｏリング４６８は、波節に、又は波節の近位に配置される。

【0045】

図９は、手先効果器４３０の反対端で磁歪アクチュエータ１２に接続された共鳴体の端部のかたまり４６０を追加した図８の実施形態である。アクチュエータの半波長は、共鳴体の端部のかたまり４６０、又は他の音響構成要素の取り付けを振動波腹でもたらす。第２の端部のかたまり４６０は、半波長の長さであり、アクチュエータ１２とほぼ同じ直径であってもよい。ハンドピースを密閉するために、第２のＯリング４６９は、アクチュエータの振動への干渉を避けるために波節に、又は波節の近位に、共鳴体の端部のかたまり４６０とハンドピースの筐体４５６との間に配置されてもよい。

【0046】

図１０は、共鳴体の端部のかたまり４６０と検出コイル４６２とを追加した図８の実施形態である。共鳴体の端部のかたまり４６０は、磁歪特性を有し、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、手先効果器４３０の反対端でアクチュエータ１２に音響的に接続される。検出コイル４６２は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、共鳴体の端部のかたまり４６０を取り囲む。検出コイル４６２は、波節に、又は波節の近位に配置されてもよく、液体通路４５８の部分をもたらすよう共鳴体の端部のかたまり４６０から横方向に離間していてもよい。

【0047】

図１１は、共鳴体の端部のかたまり４６０と第２のＯリング４６９と検出コイル４６２とを追加した図８の実施形態である。この実施形態では、共鳴体の端部のかたまり４６０とＯリング４６９とは、図９で前述したように配置されている。しかしながら、検出コイル４６２は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、手先効果器を受け入れるハンドピースの筐体４５６の端部に近位で手先効果器４３０の第１の端部のかたまり４４０を取り囲む。この実施形態では、第１の端部のかたまり４４０は磁歪特性を有する。

【0048】

図１１の実施形態の第１の応用では、Ｏリング４６８及び／又はＯリング４６９は、それぞれ第１の端部のかたまり４４０及び共鳴体の端部のかたまり４６０と協働し、動作点とその効率とを調節するために磁歪アクチュエータ１２にあらかじめ応力を加えるように配置、又は施されてもよい。図１１の代替実施形態では、応力要素は、磁歪アクチュエータ１２の動作点と効率とを調節するために、共鳴体の端部のかたまり４６０に圧力を加えるためにＯリング４６９の近くに配置されてもよい。応力要素は動作点と効率とを変更するのに調整可能であってもよい。応力要素は、共鳴体の端部のかたまり４６０と接してハンドピースの筐体４５６を通って延びる調整可能なボルトであってもよく、又は共鳴体の端部のかたまり４６０に加える重みであってもよい。しかしながら、他の応力要素が可能であることは当業者に理解されるであろう。

【0049】

図１２は、共鳴体の端部のかたまり４６０と、検出コイル４６２と、手先効果器４３０内で液体通路４５８とチャネル４８０との間で流体連通するように手先効果器への複数の開口部４８１及び４８２とを追加した図８の実施形態である。この実施形態では、検出コイル４６２は、図１１で説明されるようにハンドピースの筐体４５６内に配置される。ハンドピースの筐体４５６は、内カップ４８６で共鳴体の端部のかたまり４６０を部分的に取り囲み、液体通路が内カップ４８６と外壁４８８との間にあるようにハンドピースの筐体４５６の外壁４８８で液体通路の一部を画成する。内カップ４８６は、液体通路が共鳴体の端部のかたまり４６０の一部分のみと接触するように配置されてもよい。

【0050】

図１３〜１４は図１と同様の図であるが、医療用超音波トランスデューサ組立体と取り付けられた手先効果器との追加の実施形態の図である。図１３に示されているように、図１の実施形態の代替表現の１つの実施例では、トランスデューサ組立体５１４は、中央の長手方向軸線３２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して磁歪合金１６を含む細長い磁歪アクチュエータ１２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合してアクチュエータ１２を取り囲み、アクチュエータ１２を実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイル５３４とを含む。アクチュエータ１２は、第１の端部３６と第２の端部３８とを有し、トランスデューサ組立体５１４は、第１の端部３６に取り付けられた手先効果器３０と第２の端部３８に取り付けられた第２の端部のかたまり４２とを含む。磁歪合金１６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。

【0051】

トランスデューサ組立体５１４は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して第１のコイル５３４を取り囲み、かつバイアス磁場を調節するように適合された第２のコイル５５０を含む。トランスデューサ組立体５１４は、それぞれ長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、共に第１のコイル５３４と第２のコイル５５０とを長手方向に結合する、第１のラジアル永久磁石５４４と第２のラジアル永久磁石５４６とを含む。第１のラジアル永久磁石５４４は第１の方向５４５の磁場を有し、第２のラジアル永久磁石５４６は第１の方向５４５の反対方向である第２の方向５４７の磁場を有する。図１３に示されているように、第１の方向５４５は磁歪アクチュエータ１２に向かって放射状に内向きであり、第２の方向５４７は磁歪アクチュエータ１２から離れるように放射状に外向きである。

【0052】

トランスデューサ組立体５１４はまた、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、第１のコイル５３４と第２のコイル５５０と第１のラジアル永久磁石５４４と第２のラジアル永久磁石５４６とを取り囲んでいる磁場コレクタ５５２も含む。

【0053】

図１４に示されているように、図１の実施形態の別の代替表現では、トランスデューサ組立体６１４は、中央の長手方向軸線３２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して磁歪合金１６を含む細長い磁歪アクチュエータ１２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合してアクチュエータ１２を取り囲み、アクチュエータ１２を実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイル６３４とを含む。アクチュエータ１２は第１の端部３６と第２の端部３８とを有し、トランスデューサ組立体６１４は、第１の端部３６に取り付けられた手先効果器３０と第２の端部３８に取り付けられた第２の端部のかたまり４２とを含む。磁歪合金１６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。

【0054】

トランスデューサ組立体６１４は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して第１のコイル３４を取り囲み、かつバイアス磁場を調節するように適合された第２のコイル６５０を含む。トランスデューサ組立体６１４は、それぞれ長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、共に第１のコイル６３４と第２のコイル６５０とを長手方向に結合する第１の磁場コレクタ６５２と第２の磁場コレクタ６５４とを含む。トランスデューサ組立体６１４はまた、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して、第１のコイル６３４と第２のコイル６５０と第１の磁場コレクタ６５２と第２の磁場コレクタ６５４とを取り囲んでいる永久磁石６４４も含む。永久磁石６４４は、第２のコイル６５０と第１の磁場コレクタ６５２と第２の磁場コレクタ６５４との外側表面に積層されてもよい。

【0055】

図１５〜１６は図５と同様の図であるが、ハンドピースと取り付けた手先効果器との追加の実施形態の図である。図１５は、超音波駆動の医療用手先効果器７３０を装着して受け入れるように適合された医療用超音波トランスデューサ組立体７１４を含む医療用超音波ハンドピース７２８の追加の実施形態である。トランスデューサ組立体７１４は、中央の長手方向軸線３２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して磁歪合金１６を含む細長い磁歪アクチュエータ１２と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合してアクチュエータ１２を取り囲み、アクチュエータ１２を実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイル７３４と、それぞれ長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して共に第１のコイル７３４を長手方向に結合する第１の磁場コレクタ７５２及び第２の磁場コレクタ７５４と、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して第１のコイル７３４及び第１の磁場コレクタ７５２及び第２の磁場コレクタ７５４の両方を取り囲んでいる永久磁場７４４と、を含む。磁歪合金１６は、本発明の第１の実施形態の第１の表現で前述した群から選ばれる。第１のコイル７３４は、アクチュエータ１２から横方向に離間している。トランスデューサ組立体７１４はまた、共鳴体の端部のかたまり７６０と検出コイル７６２とを含んでもよい。

【0056】

ハンドピース７２８は、長手方向軸線３２と実質的に同軸上に整合して医療用超音波トランスデューサ組立体７１４を取り囲むハンドピースの筐体７５６と、一部分がアクチュエータ１２と第１のコイル７３４との間に配置され手先効果器がトランスデューサ組立体によって装着して受け入れられた時に手先効果器７３０内の流路７８０に接続する液体通路７５８とを含む。

【0057】

図１６は、液体通路の配置が異なり追加のＯリングを有する図１５の代替実施形態である。図１６の液体通路７５８’はハンドピースの筐体内に配置され、一部分はハンドピースの筐体の外側表面と医療用超音波トランスデューサ組立体７１４との間にある。液体通路７５８’は、手先効果器がトランスデューサ組立体によって装着して受け入れられた時に手先効果器７３０内の流路７８０に接続する。

【0058】

図１５及び１６の永久磁石７４４は、フェライト磁石であってもよいことに留意されたい。永久磁石７４４は、図１５においては完全に円環状の磁石であり、図１６においては（図１７の横断面図に示されているように）円周方向に離間した磁石セグメント７４４’のアレイである。

【0059】

前述した及び／又は図示された実施形態のうちのいずれかについて、図１５〜１６から、小さい渦電流損で磁気バイアスをかけることは、永久磁石でもフェライト磁石でも施すことができることに留意されたい。（図１５〜１６で構成要素が「フェライト／永久磁石」とラベル付けされていることに留意されたい）。前述した及び／又は図示された実施形態のうちの任意の１つ以上又はすべての実施形態の１つの実施例では、磁気バイアスをかける回路は磁気バイアス式の閉回路であり、及び／又は手先効果器は医療用超音波トランスデューサ組立体によって装着して受け入れる高調波の刃を有する１組の大ばさみであり、及び／又は刃のインピーダンスと必要な位相マージンとは手先効果器を駆動するために考慮に入れられ、及び／又はアクチュエータと手先効果器との主励振モードは長軸方向である。

【0060】

本発明の実施形態の１つ以上の表現から、いくつかの利益及び有利性が得られる。１つの実施例では、磁歪アクチュエータは前述した群から選ばれた磁歪合金から本質的に構成され、必要に応じてドーパントが加えられる。この実施例で、（耐久性のために圧縮される必要がある既知の歯石除去器の脆いＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ合金とは異なり）磁歪合金は延性のある磁歪アクチュエータを供給すべきである。この実施例で、選ばれた磁歪合金のより高い磁気飽和限界は、小径で人間工学的なハンドピースの筐体に収容されることが可能で、より大径の医療用手先効果器を駆動することができるべきである（ニッケルアクチュエータを有する既知の歯石除去器のより小径の手先効果器との比較においてである。そのようにより小径であることは、ニッケルのより低い磁気飽和限界のために必要な音響利得をもたらす）。歯石除去器は歯から歯石を除去するのに使用される低電力の機器であり、効率的に歯を削ったり骨を除去するだけのパワーがないのに比べて、本発明の実施形態の実施例は、歯を削ったり骨を切断したりすることができるべきであることに留意されたい。

【0061】

本発明は、いくつかの表現、実施形態、及び実施例などにより説明されてきたが、かかる詳細により添付されている特許請求の範囲の趣旨及び範囲を制限することは本発明の出願人の意図ではない。本発明の範囲を逸脱することなく、当業者が多数の他の変更、変化、及び置換を想起することが可能であろう。上記の記載は例として提供され、添付された特許請求の範囲と趣旨を逸脱せずに当業者が他の変更を想起することが可能であることを理解されたい。

【0062】

〔実施の態様〕
（１） 医療用超音波トランスデューサ組立体の磁歪アクチュエータを含む装置であって、前記アクチュエータは、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた磁歪合金を含む、装置。
（２） 前記アクチュエータは、それぞれ前記磁歪合金を含む複数の積層を含む、実施態様１に記載の装置。
（３） 前記それぞれの積層の磁歪合金は、それぞれの近隣する積層の磁歪合金から電気的に絶縁される、実施態様２に記載の装置。
（４） 前記アクチュエータは複合材料を含んでおり、前記複合材料は磁歪的に不活性な母材と前記磁歪合金とを含んでおり、前記磁歪合金は前記母材中に分散される、実施態様１に記載の装置。
（５） 前記磁歪合金は第１の導電率を有し、前記母材は前記第１の導電率より低い第２の導電率を有する、実施態様４に記載の装置。
（６） 超音波駆動の医療用手先効果器を装着して受け入れるように適合された医療用超音波トランスデューサ組立体を含む医療用超音波ハンドピースであって、前記トランスデューサ組立体は、中央の長手方向軸線と、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して磁歪合金を含む細長い磁歪アクチュエータと、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記アクチュエータを取り囲み、前記アクチュエータを実質的に所望の医療用共鳴周波数かつ実質的に所望の医療用振幅に励振するように適合された第１のコイルと、を含み、前記磁歪合金は、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた、医療用超音波ハンドピース。
（７） 前記アクチュエータは第１の端部と第２の端部とを有し、前記トランスデューサ組立体は、前記アクチュエータの前記第１の端部に取り付けられた第１の端部のかたまりと、前記アクチュエータの前記第２の端部に取り付けられた第２の端部のかたまりと、を含み、前記第１の端部のかたまりは前記手先効果器を装着して受け入れるように適合される、実施態様６に記載の医療用超音波ハンドピース。
（８） 前記トランスデューサ組立体は、前記長手方向軸線と実質的に同軸上で整合して少なくとも前記アクチュエータを取り囲み、かつ前記磁歪合金の歪みと磁場の関係のグラフ上の所望の動作点を得るためにバイアス磁場を作るように適合された１つ又は２つ以上の永久磁石を含む、実施態様７に記載の医療用超音波ハンドピース。
（９） 前記トランスデューサ組立体は、前記長手方向軸線と実質的に同軸上で整合して少なくとも前記第１のコイルを取り囲み、かつ前記バイアス磁場を調節するように適合された第２のコイルを含む、実施態様８に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１０） 前記トランスデューサ組立体は、共に前記第１のコイルと前記第２のコイルとを長手方向に結合する第１の永久磁石と第２の永久磁石とを含む、実施態様９に記載の医療用超音波ハンドピース。

【0063】

（１１） 前記トランスデューサ組立体は、それぞれ前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合する１つ又は２つ以上の磁場コレクタを含む、実施態様９に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１２） 前記トランスデューサ組立体は、第１の磁場コレクタと第２の磁場コレクタとを含み、前記第１の磁場コレクタと前記第２の磁場コレクタとは共に少なくとも前記第１のコイルを長手方向に結合する、実施態様１１に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１３） 前記第１のコイルは、前記アクチュエータから横方向に離間しており、前記ハンドピースは、ハンドピースの筐体と液体通路とを更に含み、前記ハンドピースの筐体は、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記第１のコイルを取り囲んでいる、実施態様６に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１４） 前記液体通路は、前記アクチュエータと前記第１のコイルとの間に配置された部分を含む、実施態様１３に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１５） 前記液体通路は、前記ハンドピースの筐体内にあり、前記ハンドピースの筐体の外側表面と前記トランスデューサ組立体との間に配置された部分を含む、実施態様１３に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１６） 前記液体通路は、潅注通路及び吸引通路の少なくとも１つであり、前記手先効果器が前記トランスデューサ組立体によって装着して受け入れられた時に前記手先効果器と流体連通する、実施態様１３に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１７） 前記液体通路は、冷却液再循環通路であり、前記手先効果器が前記トランスデューサ組立体によって装着して受け入れられた時に前記手先効果器と流体連通する、実施態様１３に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１８） 前記トランスデューサ組立体は、共鳴体の端部のかたまりと検出コイルとを含み、前記共鳴体の端部のかたまりは、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記磁歪アクチュエータの一端部に音響的に接続されて磁歪特性を有し、前記検出コイルは、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して前記共鳴体の端部のかたまりを取り囲み、前記所望の医療用共鳴周波数と前記所望の医療用振幅とを実質的に保持するために前記アクチュエータを制御するようにアクチュエータの振動周波数とアクチュエータの振幅とに関するフィードバックを供給するように適合される、実施態様６に記載の医療用超音波ハンドピース。
（１９） 前記アクチュエータは機械的圧縮によらない、実施態様６に記載の医療用超音波ハンドピース。
（２０） ハンドピースの筐体と、第１の医療用超音波トランスデューサ組立体と、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体に取り付け可能な超音波駆動の第１の医療用手先効果器と、を含む医療用超音波システムであって、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体は、第１の中央の長手方向軸線と、前記長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して第１の磁歪合金を含む第１の細長い磁歪アクチュエータとを含み、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体の少なくとも一部は、ツールを使うことなく、前記ハンドピースの筐体を損傷することなく、かつ前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、前記ハンドピースの筐体内に装着して挿入可能であり、前記第１の磁歪合金は、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた、医療用超音波システム。

【0064】

（２１） 前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体は、ツールを使うことなく、前記ハンドピースの筐体を損傷することなく、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、かつ前記第１の医療用手先効果器を損傷することなく、前記ハンドピースの筐体から取り外し可能である、実施態様２０に記載の医療用超音波システム。
（２２） 第２の医療用超音波トランスデューサ組立体と、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体に取り付け可能な超音波駆動の第２の医療用手先効果器と、を更に含み、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体は、第２の中央の長手方向軸線と、前記第２の長手方向軸線と実質的に同軸上に整合して第２の磁歪合金を含む第２の細長い磁歪アクチュエータと、を含み、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体の少なくとも一部は、ツールを使うことなく、前記ハンドピースの筐体を損傷することなく、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、かつ前記第２の医療用手先効果器を損傷することなく、前記ハンドピースの筐体内に装着して挿入可能かつ前記ハンドピースの筐体から手で取り外すことができ、前記第２の医療用手先効果器は前記第１の医療用手先効果器とは異なり、前記第２の磁歪合金は、鉄とガリウムとを含む合金、鉄とアルミニウムとを含む合金、鉄とガリウムとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとマンガンとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとガリウムとを含む合金、コバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとを含む合金、コバルトとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、ニッケルとマンガンとガリウムとアルミニウムとを含む合金、及びコバルトとニッケルとマンガンとアルミニウムとガリウムとを含む合金、からなる群から選ばれた、実施態様２１に記載の医療用超音波システム。
（２３） 前記第２の医療用手先効果器は、前記第２の医療用手先効果器を損傷することなく、かつ前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、前記第２の医療用超音波トランスデューサ組立体に装着可能かつ取り外し可能であり、前記第１の医療用手先効果器は、前記第１の医療用手先効果器を損傷することなく、かつ前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体を損傷することなく、前記第１の医療用超音波トランスデューサ組立体に装着可能かつ取り外し可能である、実施態様２２に記載の医療用超音波システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】