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(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】6189457
(24)【登録日】2017年8月10日
(45)【発行日】2017年8月30日
(54)【発明の名称】マルチモード振動砕石器
(51)【国際特許分類】
A61B 17/22 20060101AFI20170821BHJP
【ＦＩ】
A61B17/22 510
【請求項の数】6
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2015-555454(P2015-555454)
(86)(22)【出願日】2014年5月9日
(65)【公表番号】特表2016-504171(P2016-504171A)
(43)【公表日】2016年2月12日
(86)【国際出願番号】US2014037515
(87)【国際公開番号】WO2014183048
(87)【国際公開日】20141113
【審査請求日】2015年7月23日
(31)【優先権主張番号】61/821,518
(32)【優先日】2013年5月9日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515008427
【氏名又は名称】ジャイラス・エイシーエムアイ・インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100140109
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 新次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100075270
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 泰
(74)【代理人】
【識別番号】100101373
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 茂雄
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100186613
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 誠
(72)【発明者】
【氏名】ガバラ，アーテミー・ジー
(72)【発明者】
【氏名】セイント・ジョージ，ローレンス・ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】フー，ティエ
【審査官】
沼田 規好
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１１−０２５０６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００６−５１２１４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１４３３１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０４−０２２３５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００８−５３９９３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−０７０７９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ １７／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
尿路結石を破砕するための砕石器であって、
超音波周波数を有する超音波波形を生成するように構成される超音波ドライバと、
可聴周波数を有する可聴波形を生成するように構成された可聴ドライバであって、前記可聴ドライバは、前記超音波ドライバに機械的に結合される、可聴ドライバと、
ドライバハウジングであって、前記超音波ドライバと前記可聴ドライバの全体とは、前記ドライバハウジング内に配置される、ドライバハウジングと、
少なくとも一つの尿路結石に前記超音波波形及び前記可聴波形を伝達するための導波管シャフトであって、前記超音波ドライバ及び前記可聴ドライバの少なくとも一つにより生成される前記波形を伝達する、導波管シャフトと、
前記ドライバハウジングの一方の端部と前記可聴ドライバとの間に配置される第１バネ及び前記ドライバハウジングの他方の端部と前記超音波ドライバとの間に配置される第２バネと、を有する、砕石器。
超音波周波数を有する超音波波形を生成するように構成される超音波ドライバと、
可聴周波数を有する可聴波形を生成するように構成された可聴ドライバであって、前記可聴ドライバは、前記超音波ドライバに機械的に結合される、可聴ドライバと、
ドライバハウジングであって、前記超音波ドライバと前記可聴ドライバの全体とは、前記ドライバハウジング内に配置される、ドライバハウジングと、
少なくとも一つの尿路結石に前記超音波波形及び前記可聴波形を伝達するための導波管シャフトであって、前記超音波ドライバ及び前記可聴ドライバの少なくとも一つにより生成される前記波形を伝達する、導波管シャフトと、
前記ドライバハウジングの一方の端部と前記可聴ドライバとの間に配置される第１バネ及び前記ドライバハウジングの他方の端部と前記超音波ドライバとの間に配置される第２バネと、を有する、砕石器。
【請求項2】
請求項１に記載された砕石器において、
前記可聴ドライバは、電磁線形ドライバである、砕石器。
前記可聴ドライバは、電磁線形ドライバである、砕石器。
【請求項3】
請求項２に記載された砕石器において、
前記超音波ドライバ及び前記可聴ドライバは、前記ドライバハウジング内に直列で配置される、砕石器。
前記超音波ドライバ及び前記可聴ドライバは、前記ドライバハウジング内に直列で配置される、砕石器。
【請求項4】
請求項１に記載された砕石器において、
さらに、前記少なくとも一つの尿路結石のサイズを検知するための結石サイズ検知器を有し、
前記結石サイズ検知器は、光学検知器及び超音波エコー検知器の少なくとも一つを有し、
前記砕石器は、前記結石サイズ検知器によって検知された前記尿路結石の前記サイズに基づき選択された周波数で前記可聴波形を提供するよう前記可聴ドライバを設定するように構成され、
前記少なくとも一つの尿路結石が直径で約１０ミリメートルより大きい場合、前記砕石器は第１の周波数で前記可聴波形を提供するように前記可聴ドライバを設定するように構成され、
前記少なくとも一つの尿路結石が直径で約２ミリメートルより大きく直径で約１０ミリメートル以下である場合、前記砕石器は第２の周波数で前記可聴波形を提供するよう前記可聴ドライバを設定するように構成され、
前記少なくとも一つの尿路結石が直径で約２ミリメートル以下である場合、前記砕石器は第３の周波数で前記可聴波形を提供するよう前記可聴ドライバを設定するように構成される、砕石器。
さらに、前記少なくとも一つの尿路結石のサイズを検知するための結石サイズ検知器を有し、
前記結石サイズ検知器は、光学検知器及び超音波エコー検知器の少なくとも一つを有し、
前記砕石器は、前記結石サイズ検知器によって検知された前記尿路結石の前記サイズに基づき選択された周波数で前記可聴波形を提供するよう前記可聴ドライバを設定するように構成され、
前記少なくとも一つの尿路結石が直径で約１０ミリメートルより大きい場合、前記砕石器は第１の周波数で前記可聴波形を提供するように前記可聴ドライバを設定するように構成され、
前記少なくとも一つの尿路結石が直径で約２ミリメートルより大きく直径で約１０ミリメートル以下である場合、前記砕石器は第２の周波数で前記可聴波形を提供するよう前記可聴ドライバを設定するように構成され、
前記少なくとも一つの尿路結石が直径で約２ミリメートル以下である場合、前記砕石器は第３の周波数で前記可聴波形を提供するよう前記可聴ドライバを設定するように構成される、砕石器。
【請求項5】
請求項４に記載された砕石器において、
さらに、前記超音波波形をゲートするように構成される脈動装置を有する、砕石器。
さらに、前記超音波波形をゲートするように構成される脈動装置を有する、砕石器。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか一項に記載された砕石器において、
前記導波管シャフトは、前記ドライバハウジングの外部に突出した部分を有し、
前記導波管シャフトの前記突出した部分は単一の導波管シャフトから構成される、砕石器。
前記導波管シャフトは、前記ドライバハウジングの外部に突出した部分を有し、
前記導波管シャフトの前記突出した部分は単一の導波管シャフトから構成される、砕石器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願[0001]本出願は、２０１３年５月９日に出願された米国仮特許出願番号６１／８２１，５１８の利益を主張し、その内容の全体が参照によりここに組み込まれる。
【0002】
[0002]本開示は、医療機器に関し、より具体的には、患者の体内の結石を破砕するための砕石器に関する。
【背景技術】
【0003】
[0003]この節における陳述は、本開示に関連した背景情報を単に提供し、従来技術を構成するとは限らない。
【0004】
[0004]砕石術は、結石、即ち尿路、腎臓、及び／又は胆嚢内の結石を破砕するための一般的な方法である。ほとんどの砕石術装置は、超音波、レーザー、又は空気エネルギー源を使用して、その様な結石を破砕する。典型的に、砕石器は、電気的に制御されるドライバ、又は空気圧式アクチュエータに接続されるシャフトを含む。シャフトは、結石の近くの場所まで患者の人体に挿入され、ジャックハンマー効果又はドリル効果を結石に生成するようにシャフトを用いて結石に衝撃を与えるために、波形がシャフトに送られ、したがって結石を除去しやすい小さい要素に破砕する。結石断片は、潅注又はバスケットによりその後取り除かれる。
【0005】
[0005]この技術に関連し得る文献は、以下の特許文献及び公開特許出願を含み、全ての目的のために参照により全て組み込まれる：ＵＳ２００６／００３６１６８；ＵＳ２００８／０２８７７９３；ＵＳ２０１０／０２８６７９１；ＵＳ２０１１／０２５１６２３；ＵＳ２００８／０１８８８６４；ＵＳ７，２２９，４５５；ＵＳ６，５７５，９５６；ＵＳ４，７２１，１０７；ＵＳ５，６２８，７４３；及びＵＳ８，２２６，６２９。
【0006】
[0006]現在の砕石術装置は、高価、複雑、且つ／又は所望より結石を破砕することにおいて効果が低いことがある。例えば、ある砕石術方法は、第１シャフトを通じて結石に第１波形を供給するために第１ドライバを使用し、第１シャフトの周りに同軸に取り付けられる第２シャフトを通じて結石に他の一つの波形を供給するために第２シャフトを使用することを含み得る。患者の尿道及び尿管を通じて砕石器を挿入することが望まれ得るが、その様な装置は、その結合されたシャフトの大きなサイズのために結石への経皮的なアクセスを要する。他の一例では、単一のドライバが結石に波形を提供するために使用されるが、単一の波形は望まれるように結石を破砕し得ない。
【0007】
[0007]したがって、より効果的で、単純で、小さく、且つ／又は低価格な砕石術装置の必要性が存在する。
【発明の概要】
【0008】
[0008]本開示は、患者の体内の結石に波形を供給するための少なくとも２つの作動モードと、結石に波形を伝えるためのシャフトとを有する改善された砕石器を提供する。
【0009】
[0009]ここに説明される他の態様と組み合わされ、又は分離し得る一態様においては、本開示は、尿路結石を破砕するための砕石器を提供する。砕石器は、超音波周波数を有する超音波波形を生成するように構成される超音波ドライバと、可聴周波数を有する可聴波形を生成するように構成された可聴ドライバとを含む。可聴ドライバは、超音波ドライバに機械的に結合される。超音波ドライバと可聴ドライバは、ドライバハウジング内に配置される。導波シャフトは、少なくとも一つの尿路結石に超音波波形及び可聴波形を伝達するために提供される。導波シャフトは、超音波ドライバ及び可聴ドライバの少なくとも一つにより駆動される。
【0010】
[0010]ここに説明される他の形態と組み合わされ、又は分離し得る他の一形態では、尿路結石を破砕するための砕石器が提供される。砕石器は、超音波周波数を有する超音波波形を生成するように構成される超音波ドライバと、可聴周波数を有する可聴波形を生成するように構成された可聴ドライバとを含む。可聴ドライバは、超音波ドライバに結合される。導波シャフトは、少なくとも一つの尿路結石に超音波波形及び可聴波形を伝達するために提供される。導波シャフトは、超音波ドライバ及び可聴ドライバの少なくとも一つに結合される。可聴波形は、尿路結石の固有振動数とほぼ等しい周波数で供給される。
【0011】
[0011]ここに説明される他の形態と組み合わされ、又は分離し得るさらに他の一形態では、尿路結石を破砕する方法が提供される。方法は、尿路結石のサイズを決定し、型を決定し、又はサイズ及び型の両方を決定すること、及び可聴波形を生成するための可聴周波数の大きさを選択することを含み、可聴周波数の大きさは、尿路結石のサイズに基づいて選択される。方法は、また、可聴ドライバを使用して可聴波形を生成すること、及び超音波ドライバを使用して超音波周波数を有する超音波波形を生成することを含む。方法は、さらに、可聴波形及び超音波波形を導波シャフトを介して尿路結石に伝達することを含む。
【0012】
[0012]ここに説明される他の形態と組み合わされ、又は分離し得るさらに他の一形態では、患者の体の内部の結石を破砕するための砕石器が提供される。砕石器は、少なくとも二つの作動モードを有するモータを含む。モータは、第１波形と第２波形とを生成するように構成される。導波シャフトは、第１波形及び第２波形を結石に伝達するように構成される。モータは、第１波形及び第２波形の少なくとも一つを、結石の固有振動数とほぼ等しい周波数で、結石に供給するように構成される。
【0013】
[0013]ここに説明される他の形態と組み合わされ、又は分離し得るさらに他の一形態では、患者の体の内部の結石を破砕するための砕石器アセンブリが提供される。砕石器は、ブラシレスＤＣモータと、機械的モーションコンバータと、導波シャフトとを含む。ブラシレスＤＣモータは、回転運動を生成するように作動する。機械的モーションコンバータは、ブラシレスＤＣモータの回転運動を線形波形に変換するように構成される。導波シャフトは、線形波形を結石に伝達するように構成される。
【0014】
[0014]したがって、本発明の一態様により、以下の一以上を有する装置が熟考される：超音波周波数を有する超音波波形を生成するように構成される超音波ドライバ；可聴周波数を有する可聴波形を生成するように構成される可聴ドライバであって、可聴ドライバが超音波ドライバに機械的に結合される、可聴ドライバ；ドライバハウジングであって、超音波ドライバ及び可聴ドライバがドライバハウジング内に配置される、ドライバハウジング；及び少なくとも一つの尿路結石に超音波波形及び可聴波形を伝達するための導波シャフトであって、導波シャフトは超音波ドライバ及び可聴ドライバの少なくとも一つにより駆動される、導波シャフト。
【0015】
[0015]したがって、本発明の他の一態様により、以下の一以上を有する装置が熟考される：超音波周波数を有する超音波波形を生成するように構成される超音波ドライバ；可聴周波数を有する可聴波形を生成するように構成される可聴ドライバであって、可聴ドライバが超音波ドライバに結合される、可聴ドライバ；少なくとも一つの尿路結石に超音波波形及び可聴波形を伝達するための導波シャフトであって、導波シャフトは超音波ドライバ及び可聴ドライバの少なくとも一つに結合される、導波シャフト；及び可聴波形は、尿路結石の固有振動数とほぼ等しい周波数で提供される。
【0016】
[0016]したがって、本発明のさらに他の一態様により、以下の一以上を有する方法が熟考される：尿路結石のサイズを決定し、型を決定し、又はサイズ及び型の両方を決定すること；可聴波形を生成するための可聴周波数の大きさを選択することであって、可聴周波数の大きさは、尿路結石のサイズに基づいて選択されること；可聴ドライバを使用して可聴波形を生成すること；超音波ドライバを使用して超音波周波数を有する超音波波形を生成すること；並びに可聴波形及び超音波波形を導波シャフトを介して尿路結石に伝達すること。
【0017】
[0017]したがって、本発明のさらに他の一態様により、以下の一以上を有する装置が熟考される：少なくとも二つの作動モードを有するモータであって、モータは、第１波形と第２波形とを生成するように構成される、モータ；第１波形及び第２波形を結石に伝達するように構成される導波シャフト；及びモータは、第１波形及び第２波形の少なくとも一つを、結石の固有振動数とほぼ等しい周波数で、結石に供給するように構成される。
【0018】
[0018]本発明は、ここに説明される特徴の一つ又は任意の組み合わせによってさらに特徴づけられ得る。例えば：可聴ドライバは、電磁線形ドライバである；可聴ドライバは、ボイスコイルモータ、可動コイル、可動磁石、及びデュアルコイルのうちの一つである；超音波ドライバは、圧電スタックである；可聴ドライバは、尿路結石の固有振動数とほぼ等しい可聴周波数で可聴波形を生成するように構成される；超音波ドライバ及び可聴ドライバは、ハウジング内に直列で配置される；超音波ドライバは、近位端部及び遠位端部を有する；可聴ドライバは、近位端部及び遠位端部を有する；超音波ドライバの近位端部は、可聴ドライバの遠位端部に隣接して配置される；可聴ドライバは、様々な周波数で可聴波形を提供するように調整可能である；可聴ドライバは、第１周波数、第２周波数、及び第３周波数で可聴波形を供給するように調整可能であり、第１周波数は約０．３−１６Ｈｚの範囲内であり、第２周波数は約１６−７０Ｈｚの範囲内であり、第３周波数は約７０−２００Ｈｚの範囲内である；超音波ドライバは、約２０−３０ｋＨｚの範囲内の超音波周波数で超音波波形を供給するように構成される；砕石器は、さらに、最大振幅で振動する好ましい超音波周波数を決定するように構成される閉ループフィードバック回路を有する；導波シャフトは、剛体である；導波シャフトは、半剛体及び柔軟のいずれかである；超音波ドライバは、約１０−５０マイクロメートルの範囲内の超音波波形振幅を有する超音波波形を生成するように構成される；可聴ドライバは、約０．５−２ミリメートルの範囲内の可聴波形振幅を有する可聴波形を生成するように構成される；導波シャフトは、超音波波形の最大振幅で超音波波形を送達するように構成されるシャフト長さを有する；シャフト長さは、超音波波形の超音波半波長単位で提供される；砕石器は、さらに、第１バネ及び第２バネを有する；第１バネは、可聴ドライバの近位端部及びドライバハウジングの近位端部に接続される；第２バネは、超音波ドライバの遠位端部及びドライバハウジングの遠位端部に接続される；近位バネ及び遠位バネの一方又は両方は、線形ベアリングの代わりに作用するように構成され得、移動ドライバ要素を軸方向に支持し且つガイドし、したがって、必要な機械的バネ要素機能を提供するとともに線形ベアリング要素機能を提供する；砕石器は、尿路の吸引及び潅注の少なくとも一つのためのその内部を通る内腔を形成する部分を有する；砕石器は、さらに、少なくとも一つの尿路結石のサイズを検知するための結石サイズ検知器を有する；結石サイズ検知器は、光学検知器及び超音波エコー検知器の少なくとも一つを有する；砕石器は、少なくとも一つの尿路結石のサイズに基づいて第１周波数、第２周波数、及び第３周波数の一つで可聴波形を提供するように可聴ドライバを自動的に設定するように構成される；少なくとも一つの尿路結石が直径で約１０ミリメートルより大きい場合、砕石器は第１周波数で可聴波形を供給するように可聴ドライバを設定するように構成される；少なくとも一つの尿路結石が直径で約２−３ミリメートルより大きく直径で約１０ミリメートル以下である場合、砕石器は第２周波数で可聴波形を提供するように可聴ドライバを設定するように構成される；少なくとも一つの尿路結石が直径で約２−３ミリメートル以下である場合、砕石器は第３周波数で可聴波形を提供するように可聴ドライバを設定するように構成される；超音波ドライバ及び可聴ドライバは、同軸上に配置される；可聴ドライバはその内部にキャビティを形成する部分を有し、超音波ドライバは、可聴ドライバのキャビティ内に配置される；砕石器は、超音波波形をゲートするように構成される脈動装置を有する；可聴周波数の値は、およそ尿路結石の固有振動数で供給される；方法は、さらに、上述した第１周波数、第２周波数、及び第３周波数と一致した可変の周波数及びデューティーサイクルの方形波を備えた超音波波形を電気的にゲートすることを有する；砕石器アセンブリは、さらに、ブラシレスＤＣモータを少なくとも第１作動モード及び第２作動モードで作動するように構成されるコントローラを有する；第１作動モードはオーバーシュートインパルスモードであり、第２作動モードは高速回転モードである；ブラシレスＤＣモータは、ロータを有する；オーバーシュートインパルスモードにおいて、インパルストルクは、部分的な回転でロータを動作させることによりブラシレスＤＣモータにより生成される；高速回転モードにおいて、ブラシレスＤＣモータは、連続的な回転動作でロータを作動させる；オーバーシュートインパルスモードにおいて、ロータは、導波シャフトにトルクを生成するために、ロータの完全な一回転より小さい少なくとも一歩手前で作動する；オーバーシュートインパルスモードにおいて、ロータは、約１０度と約３０度の間の複数の往復ステップで作動する；コントローラは、比例−積分−微分（ＰＩＤ）コントローラである；砕石器アセンブリは、さらに、ロータの位置を決定するように構成される位置フィードバックセンサを有する；位置フィードバックセンサは、ロータ位置データをＰＩＤコントローラに提供するように構成される；砕石器アセンブリは、さらに、ブラシレスＤＣモータ及び機械的モーションコンバータを取り囲むハウジングを有する；ハウジングはハンドルである；導波シャフトはハンドルから延在する；機械的モーションコンバータは、ロータ及びロータに接続される拡張部の一つと接触するカム表面を有するカプラを有する。
【0019】
[0019]更なる態様、利点、及び適用性の領域が、ここで提供される記載から明らかになる。記載及び具体例は、説明の目的のみを意図しており、本開示の範囲を限定する意図はないことが理解されるべきである。
【0020】
[0020]ここで記載される図面は、単に説明の目的のためであり、決して本開示の範囲を限定する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
[0066]以下の説明は、事実上単なる例であり、本開示、適用、又は使用を限定する意図はない。本発明は、結石を破砕するための砕石器に関する。
【0023】
[0067]患者の体内の結石を破砕するための砕石器が提供される。砕石器は、少なくとも二つの作動モードを有する（複数のドライバを有し得る）モータを含み得る。モータは、第１波形と第２波形とを生成するように構成される。導波シャフトは、第１波形及び第２波形を結石に伝達するように構成される。いくつかの形態において、第１波形及び第２波形の少なくとも一つは、結石の固有振動数とおよそ等しい周波数で結石に提供される。
【0024】
[0068]同様の符号は同様の要素を示す図面を参照して、特に図１Ａを参照して、本開示の原理による砕石器の例が示され、概して１０で指定される。砕石器１０は、患者の尿路、胆嚢、又は腎臓等の患者の人体内の結石を破砕するために使用され得る。
【0025】
[0069]砕石器１０は、超音波ドライバ１４及び可聴ドライバ１６を取り囲むドライバハウジング１２を含む。したがって、超音波ドライバ１４及び可聴ドライバ１６は、ドライバハウジング１２のキャビティ１３内に配置される。超音波ドライバ１４は、超音波周波数を有する超音波波形を生成するように構成され、可聴ドライバ１６は、可聴周波数を有する可聴波形を生成するように構成される。リードワイヤ１５は超音波ドライバ１４から延在し、リードワイヤ１７は可聴ドライバ１６から延在し、超音波ドライバ１４及び／又は可聴ドライバ１６が電源（図示せず）により起動され得る。可聴ドライバ１６は、例えば、コネクタ１８によって、超音波ドライバ１４と機械的に結合される。コネクタ１８は、超音波及び可聴ドライバ１４，１６をしっかりと接続する。ここでは可聴ドライバ１６は、コイル１５３及び磁石１５２からなる。磁石１５２は、コネクタ１８によって超音波ドライバ１４に接続される。
【0026】
[0070]導波シャフト２０は、尿路結石等の少なくとも一つの結石に、超音波波形及び可聴波形を伝達するために設けられる。例えば、導波シャフト２０は、患者の尿道を通じて、又は例えば患者の皮膚の切開により経皮的に、患者に部分的に挿入され得る。一以上の波形が、導波シャフト２０の端部２２により結石に送達され得る。導波シャフト２０は、本実施形態では、超音波ドライバ１４及び可聴ドライバ１６の少なくとも一つにより駆動される。
【0027】
[0071]本例では、超音波ドライバ１４及び可聴ドライバ１６は、ドライバハウジング１２内に直列で配置される。より具体的には、超音波ドライバ１４は、近位端部２４と遠位端部２６とを有し、可聴ドライバ１６は、近位端部２８と遠位端部３０とを有する。超音波ドライバ１４の近位端部２４は、可聴ドライバ１６の遠位端部３０に隣接して配置される。コネクタ１８は、可聴ドライバ３０の遠位端部３０と超音波ドライバ１４の近位端部２４と接触し且つ接続する。したがって、可聴ドライバ１６は、ドライバハウジング１２の近位端部３２に隣接して配置され、超音波ドライバ１４は、ドライバハウジング１２の遠位端部３４に隣接して配置される。
【0028】
[0072]可聴ドライバ１６は、線形ベアリング３６を通じて導波シャフト２０と結合し、超音波ドライバ１４はコネクタ３８により導波シャフト２０と結合し、したがって、導波シャフト２０は、可聴ドライバ１６と超音波ドライバ１４とを共に結合もする。線形ベアリング３６は、プラスチック又は他の軽量材料から製造され得ることが熟慮される。第１バネ４０は、可聴ドライバ１６の近位端部２８と、ドライバハウジング１２の近位端部３２とに接続される。第２バネ４２は、超音波ドライバ１４の遠位端部２６と、ドライバハウジング１２の遠位端部３４とに接続される。
【0029】
[0073]砕石器１０は、尿路の吸引及び潅注の少なくとも一つのための、そこを通じる内腔（ｌｕｍｅｎ）又はチャネルを形成する部分を有する。例えば、導波シャフト２０は、導波シャフト２０の中心を通じて形成され且つ導波シャフト２０の長さに沿って延在する内腔４４を有する。また、ハウジング１２は、ハウジング１２の近位端部及び遠位端部３２，３４の両方を通じて形成される開口４６を有し、可聴ドライバ１６は、可聴ドライバ１６の中心を通じて形成されるチャネル４８を有し、超音波ドライバ１４は、超音波ドライバ１４の中心を通じて形成されるチャネル５０を有する。したがって、導波シャフト１２は、ハウジング１２と、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１４，１６とを通じて延在する。導波シャフト２０は、剛体、半剛体、又は可撓性であり得る。代替的に、アセンブリ全体を通じて途切れることなく連続するよりむしろ、導波シャフトは超音波ドライバ１４の遠位端部３８の近くで又は遠位端部３８内で終端してもよく、超音波ドライバの一体要素として、図１Ｂに示されるように、中央内腔４４がそこを通じて連続し、超音波ドライバの近位端部２４を出た後すぐに終端してもよい。中央内腔４４は、超音波ドライバの近位端部２４で中央内腔に取り付けられる管状追加物のように、可聴ドライバ１６の中央を通じて連続し、ハウジング３２の近位端部を出た後、廃棄手続液及び結石断片を除去するための吸引チューブに接続し得る場所で終端し得る。導波シャフト２０で始まり超音波ドライバ１４を通じて連続する中央内腔５１の管状追加物５１は、プラスチック等の代替の材料から構成され得る。中央内腔の管状追加物５１と超音波ドライバ１４の近位端部２４との間の接続は、超音波ドライバ１４の超音波振動の干渉を制限するように構成され得る。中央内腔２０の他の構成及び中央内腔部品の様々な接続方法が、超音波ドライバ１４の超音波振動への減衰効果を最小化するために利用され得る。
【0030】
[0074]超音波及び可聴ドライバ１４，１６は、本発明の思想及び範囲から逸脱しないように、様々な形態をとり得る。例えば、可聴ドライバ１６は、電磁線形ドライバであり得る。さらなる例として、可聴ドライバ１６は、ボイスコイルモータ、可動コイル、可動磁石、又はデュアルコイルであり得る。超音波ドライバ１４は、圧電スタックを有し得る。図１に示される例示的な砕石器の構成において、近位バネ及び遠位バネは、超音波ドライバの質量のように、可聴ドライバの作動の不可欠な参加要素であり、その作動特性に直接影響を及ぼす。低摩擦は、可聴ドライバの自由移動に対向する摩擦量として且つ超音波ドライバの接続として、可聴ドライバの効率的な作動に不可欠な要素であり、作動中の可聴ドライバの位置、可聴モータを効率的に駆動するために要求される電力、及び砕石器アセンブリ及び場合によりユーザの手に潜在的に送達される廃棄熱エネルギーを適切に制御し且つ回復させるために近位バネ及び遠位バネに要求されるバネ力を決定する。
【0031】
[0075]一部の形態では、可聴ドライバ１６は、対象となる結石の固有振動数又は共振周波数で振動する周波数で可聴波形を生成するように構成される。例えば、可聴ドライバ１６は、対象となる結石の固有振動数又は共振周波数におよそ等しい可聴周波数で可聴波形を生成するように構成され得る。
【0032】
[0076]可聴ドライバ１６は、様々な周波数で可聴波形を提供するように調節可能であり得る。例えば、可聴ドライバ１６は、第１周波数、第２周波数、及び第３周波数で可聴周波数を提供するように調節可能であり得る。第１周波数は、例えば、約０．３−１６Ｈｚの範囲内で、約０．５−８Ｈｚの範囲内で、又は約１０−１６Ｈｚの範囲内であり得る。第２周波数は、例えば、約１６−７０Ｈｚの範囲内で、又は約４０−７０Ｈｚの範囲内であり得る。第３周波数は、例えば、約７０−２００Ｈｚの範囲内で、又は約８０−１７０Ｈｚの範囲内であり得る。超音波ドライバ１４は、約２０−３０ｋＨｚの範囲内の超音波周波数で超音波波形を提供するように構成され得る。
【0033】
[0077]波形の変位量に関して、超音波ドライバ１４は、約２０μｍ、又は約１０−５０μｍの波形を生成するように構成され得る。可聴ドライバは、約０．５−２ｍｍの波形を生成するように構成され得、ユーザによって変えられ得る。例えば、第１周波数では、可聴ドライバ１６は、約１−２ｍｍの第１波形マグニチュードを生成するように構成され得；第２周波数では、可聴ドライバ１６は、約０．５−１ｍｍの第２波形マグニチュードを生成するように構成され得；第３周波数では、可聴ドライバ１６は、約０．５ｍｍの第３波形マグニチュードを生成するように構成され得る。
【0034】
[0078]可聴波形の周波数及び／又はマグニチュードは、対象となる結石の大きさに基づいて選択され得ることが熟慮される。例えば、第１周波数及び波形マグニチュードは、約１０−１５ｍｍの大きさを有するより大きい結石のために選択され得；第２周波数及び波形マグニチュードは、約３−１０ｍｍの大きさを有する中間サイズの結石のために選択され得；第３周波数及び波形マグニチュードは、約１−３ｍｍの大きさを有するより小さい結石のために選択され得る。３つの例が与えられるが、可聴ドライバ１６は、任意の数の選択可能な周波数及びマグニチュードを提供するように構成され得る。
【0035】
[0079]いくつかの変形では、砕石器１０は、可聴ドライバ１６の様々なモード間を選択するための一以上のセレクタを含み得る。例えば、セレクタは、ユーザが第１、第２、或いは第３周波数、及び／又は第１、第２、或いは第３波形マグニチュードを選択することを許容するように構成され得る。セレクタは、選択を微調整するための一以上のボタン、及び／又はスライダを含み得る。例えば、セレクタは、第１周波数範囲及び第１波形マグニチュード範囲を選択するための第１ボタンを含み得、第１範囲は、スライダの使用によりさらに選択され得；同様に、セレクタは、第２周波数範囲及び第２波形マグニチュード範囲を選択するための第２ボタンを含み得、第２範囲は、同一のスライダ又は第１範囲のために使用されるスライダとは異なるスライダの使用によりさらに選択され得；同様に、セレクタは、第３周波数範囲及び第３波形マグニチュード範囲を選択するための第３ボタンを含み得、第３範囲は、同一のスライダ又は第１範囲及び／或いは第２範囲のために使用されるスライダとは異なるスライダの使用によりさらに選択され得る。
【0036】
[0080]砕石器１０は、結石の大きさを検知するための結石サイズ、質量、又は密度検知器をさらに含み得る。例えば、結石サイズ、質量、又は密度検知器は、光学検知器及び／又は超音波エコー検知器を含み得、砕石器は、結石の大きさ、質量、又は密度に基づいて、第１、第２、又は第３周波数の一つで可聴波形を提供するために自動的に可聴ドライバを設定するように構成される。例えば、対象となる尿路結石が直径で約１０ミリメートルを超える場合は、砕石器１０は、第１周波数で可聴波形を提供するように可聴ドライバ１６を設定するように構成され得；対象となる尿路結石が直径で約２−５ミリメートルを超え且つ直径で約１０ミリメートル以下である場合は、砕石器１０は、第２周波数で可聴波形を提供するように可聴ドライバ１６を設定するように構成され得；対象となる尿路結石が直径で約２−５ミリメートル以下である場合は、砕石器は、第３周波数で可聴波形を提供するように可聴ドライバ１６を設定するように構成され得る。
【0037】
[0081]導波シャフト２０は、超音波波形の最大振幅で超音波波形を送達するように構成されるシャフト長さを有する。変位量が導波シャフト２０の遠位端部２２で波形の頂点となるように、例えば、シャフト長さは、超音波波形の超音波半波長単位で提供され得る。超音波波形の最大振幅は、最も好ましく結石破壊をもたらす振幅であり得る。
【0038】
[0082]図２を参照すると、砕石器１０は、最大振幅で振動する好ましい超音波周波数を決定するように構成された閉ループフィードバック回路５２を含み得、導波シャフト１２の遠位端部２２で波複又はループを生成する。例えば、超音波ドライバ１４の圧電素子の圧縮及び膨張により生じる電圧が、増幅器（ＡＭＰ）５４により捕獲され、増幅される。増幅器（ＡＭＰ）５４からのアナログ信号は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器５６に受け渡され、１２−１６ビットのデジタル信号に変換される。デジタル信号は、デジタル信号がマイクロコントローラによって生成される増加又は減少する基準と比較される、デジタル比較器（ＣＯＭＰ）５８に受け渡される。デジタル値はその基準及び過去に読まれた値に対して調節され、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器６０に受け渡される。デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器６０によって生成されたアナログ信号は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）６２を駆動し、したがって周波数を増加又は減少させる。電圧制御発振器（ＶＣＯ）６２の出力は、超音波ドライバ１４の圧電スタックを駆動させる線形増幅器（ＡＭＰ）６４により増幅される。このようにしてループが閉じられる。最大値がＣＯＭＰ５８及び埋め込みアルゴリズムにより検知されたら、超音波ドライバ１４の周波数は、最大振幅のために、その最適値に設定され、導波シャフト２０の遠位端部２２を介して結石６６に伝達される。
【0039】
[0083]砕石器１０は、超音波波形をゲートするように構成される脈動装置（パルセータ）６８も含み得る。したがって、超音波ドライバ１４は、約２０−３０ＫＨｚの連続信号又は約２０−３０ＫＨｚのゲートされた（遮られた）信号で、起動され得る。ゲート波形は、可変の周波数（０．３−２００Ｈｚ）及びデューティーサイクルを有する矩形波形である。一部の実施形態では、デューティーサイクルは、約８０％がオンであり２０％がオフである。一部の実施形態では、デューティーサイクルは、約５０％がオンであり５０％がオフである。デューティーサイクルは、８５−５０％の範囲でオンであり１５−５０％の範囲でオフであり得ることが熟慮される。これにより、選択された周波数及び選択されたオン／オフ継続時間で脈動超音波エネルギーの適用が可能となる。ゲート信号の周波数及びデューティーサイクルは、ユーザ選択可能であり得る。脈動超音波エネルギーは、ゲート信号と同調し得ることが熟慮される。
【0040】
[0084]砕石器１０は、様々な作動モードを有し得る。例えば、砕石器１０は、連続超音波エネルギーだけが、対象となる結石６６に伝達されるように、超音波のみのモードで作動され得る。砕石器１０は、超音波エネルギーが、可変のデューティーサイクル及び約０．３−２００Ｈｚの周波数（対象となる結石６６の固有振動数と一致する）を有する矩形波信号でゲートされるように、ゲートされた超音波モードで作動され得る。砕石器１０は、振動超音波モードで作動され得、連続した超音波エネルギーが、約０．５−２ｍｍの変位量と約０．３−２００Ｈｚの周波数（対象となる結石６６の固有振動数と一致する）で、選択された範囲に応じて、可聴ドライバ１６により脈動される。砕石器１０は、振動被ゲート超音波モードで作動され得、ゲートされた超音波エネルギーが、約０．５−２ｍｍの変位量と約０．３−２００Ｈｚの周波数（対象となる結石６６の固有振動数と一致する）で、選択された範囲に応じて、可聴ドライバ１６により脈動される。砕石器１０は、低周波衝撃モードで作動され得、約０．３−２００Ｈｚの、可聴ドライバ１６の低周波のみが、ジャックハンマー効果を生成する力の低振幅（１−２ｍｍ）と高衝撃（５−１０ ｌｂ．（２．２７ｋｇ−４．５４ｋｇ）で、対象となる結石６６に伝達され、超音波ドライバ１４は使用されない。
【0041】
[0085]本発明の超音波及び線形ドライバは、完全に独立し得る又は様々な方法で同期し且つ操作され得る振動周波数で励起される。同期された、掃引周波数及び被ゲート出力方法でドライバを励起することは、より連続的且つ／又は単一の周波数励起方法よりも非常に効果的な結果を生成する。理想的な超音波共振周波数が適用される一方、有益な砕石結果を提供するために低傾斜から高傾斜の方法であり得る、連続的に可変で繰り返す方法で遮られ又はゲートされる。
【0042】
[0086]一例では、シャフトを駆動するため、範囲の下端の周波数を利用することにより、大きい結石（例えば、５ｍｍ超）に対応するおよそ１−１．５ｋｇの初期力で可聴エネルギー及び被ゲート超音波エネルギーを結石の本体に効率的に伝達し、シャフトの先端が結石を通り抜けるときにしばしば結石を複数の破片に破壊する。より小さい大きさの結石は、振動低周波数長手方向移動ドライブ及び砕石術シャフトの超音波共振ドライブのゲートの両方のための中範囲周波数ドライブで、より小さい力で、より容易に破壊され、最小の結石は、印加される力がほとんど若しくは全くなしで、周波数範囲の上端での周波数で、容易に除去される大きさに低減され得る。出会った結石の種類及び最大破片のサイズに理想的に最適化された周波数範囲の下端から上端を通じて、周波数又は周波数帯の任意の一つの付近における一部の継続時間がその周波数又は周波数帯のエネルギーが結石に結合することを許容させる掃引速度で掃引することは、結石又は結石断片が、結石材料の共振周波数によく一致し且つ／又は結石の構造における弱点を引き出す、強力な超音波及びより低い周波数振動エネルギーを経験したときに、より効率的な結石破壊効果を引き起こすように効率的に破砕することが熟慮される。
【0043】
[0087]結石断片のサイズが減少すると、結石断片をより小さな破片に破壊するには、より小さい力が必要となり得る。砕石術システムは、排出の流れ又は吸引源に結合され得、したがって、小さな結石断片がシャフト先端によって吸引され得、続いて、シャフト先端の超音波エネルギーが、砕石術シャフトの内径に入り込むのには大きすぎる結石断片の大きさを容易に排出され得る大きさに低減し得ることが、みられる。排出流れに入り込み得る断片サイズを制限するように砕石術シャフトの遠位先端が設計され得ることが熟慮される。これらの線に沿った遠位端部における特徴は、流出通路における収縮或いは鋭い方向変化のため出口通路に沿って詰まり得る、又は結石が大きすぎる場合に将来の断片の出口に容易に定着し邪魔し得る、結石の発生を制限するのに役立つ。
【0044】
[0088]いくつかの形態では、導波シャフト２０の遠位端部２２は、一以上のドライバ１４，１６が作動されたときに、結石６６に接触して配置され得、結石６６にジャックハンマー効果を有し得る。しかしながら、他の形態では、導波シャフト２０の遠位端部２２は結石６６に接触せず隣接して配置され得る。一部の形態では、導波シャフト２０の遠位端部２２は、振動が結石６６を破壊するように、ジャックハンマー効果を与えることなく優しく結石６６に接触し得る。そのような優しい接触は、導波シャフト２０が結石６６の固有振動数で又はこの近くで振動するときに好ましくなり得る。
【0045】
[0089]図３Ａ−３Ｃを参照すると、砕石器の変形が図示され、概して１１０で示される。砕石器１０と同様、砕石器１１０は、超音波ドライバ１１４及び可聴ドライバ１１６を取り囲むドライバハウジング１１２を含む。したがって、超音波ドライバ１１４及び可聴ドライバ１１６は、ドライバハウジング１１２のキャビティ１１３内に配置される。超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６は、同様の作動及び効果を有し得、砕石器１０の超音波ドライバ及び可聴ドライバ１４，１６に関して上述したような同じ型であり得、上記のそのような説明は、この節において参照によりここに組み込まれる。リードワイヤ１１５は、超音波ドライバ１１４から延在し、リードワイヤ１１７は、可聴ドライバ１１６から延在し、超音波ドライバ１１４及び／又は可聴ドライバ１１６は電源（図示せず）により励磁され得る。可聴ドライバ１１６は、例えばコネクタ１１８により、超音波ドライバ１１４に機械的に結合される。コネクタ１１８は、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６間に固い接続を提供する。ここでは、可聴ドライバ１１６はコイル１５３及び磁石１５２から構成される。磁石１５２は、コネクタ１１８によって超音波ドライバ１１４に接続される。
【0046】
[0090]本例では、超音波ドライバ１１４と可聴ドライバ１１６は、ドライバハウジング１１２内に互いに同軸上に配置される。より具体的には、可聴ドライバ１１６は、その内部にキャビティ１６７を画定し、超音波ドライバ１１４は、可聴ドライバ１１６のキャビティ１６７に配置される。超音波ドライバ１１４は、近位端部１２４と遠位端部１２６とを有し、可聴ドライバ１１６は、近位端部１２８と遠位端部１３０とを有する。超音波ドライバ１１４の近位端部１２４は、可聴ドライバ１１６のキャビティ１６７内で、可聴ドライバ１１６の近位端部１２８に隣接して配置される。超音波ドライバ１１４の遠位端部１２６は、可聴ドライバ１１６のキャビティ１６７内で、可聴ドライバ１１６の遠位端部１３０に隣接して配置される。したがって、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６の近位端部１２４，１２８は、ドライバハウジング１１２の近位端部１３２に隣接して配置され、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６の遠位端部１２６，１３０は、ドライバハウジング１１２の遠位端部１３４に隣接して配置される。可聴ドライバは、コイル１５３又は一対のコイル１５３，１５４と協働する磁石１５２であり得る。
【0047】
[0091]超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６は、線形ベアリング１３６を介して導波シャフト１２０に結合され、超音波ドライバ１１４は、コネクタ１３８で導波シャフト１２０に結合される。線形ベアリング１３６はプラスチック又は他の軽量材料から製造され得ることが熟慮される。第１バネ１４０は、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６の近位端部１２４，１２８の一つ又は両方に接続され、第１バネ１４０は、ドライバハウジング１１２の近位端部１３２に接続される。第２バネ１４２は、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６の遠位端部１２６，１３０の一つ又は両方に接続され、第２バネ１４０は、ドライバハウジング１１２の遠位端部１３４に接続される。近位バネ及び遠位バネ１４０，１４２のいずれか又は両方が線形ベアリングの代わりに作用するように構成され得、移動ドライバ要素を軸方向に支持し且つガイドし、したがって、必要な機械的バネ要素機能を提供するとともに線形ベアリング要素機能を提供する。
【0048】
[0092]砕石器１１０は、尿路の吸引及び潅注の少なくとも一つのために、そこを通じる内腔（ｌｕｍｅｎ）又はチャネルを形成する部分を有する。例えば、導波シャフト１２０は、導波シャフト１２０の中心を通じて形成され且つ導波シャフト１２０の長さに沿って延在する内腔１４４を有する。また、ハウジング１１２は、ハウジング１１２の近位端部及び遠位端部１３２，１３４の両方を通じて形成される開口１４６を有し、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６は、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４．１１６の中心を通じて形成されるチャネル１４７を有する。したがって、導波管シャフト１１２は、ハウジング１１２と、超音波ドライバ及び可聴ドライバ１１４，１１６とを通じて延在する。導波管シャフト１２０は、剛体、半剛体、又は可撓性であり得る。代替的に、ハンドピースアセンブリ１１２全体を通じて途切れることなく連続するよりむしろ、導波管シャフト１２０は超音波ドライバ１１４の遠位端部３８，１３８の近くで又は遠位端部３８，１３８内で終端してもよく、超音波ドライバ１１４の一体要素として、図３Ｂ及び３Ｃに示されるように、中央内腔１４４がそこを通じて連続し、超音波ドライバの近位端部１２４を出た後すぐに終端してもよい。中央内腔１４４は、超音波ドライバの近位端部１２４で中央内腔に取り付けられる管状追加物のように、可聴ドライバ１１６の中央を通じて連続し、ハウジング１３２の近位端部を出た後、廃棄手続液及び結石断片を除去するための吸引チューブに吸引コネクタ１７５を介して接続し得る場所で終端し得る。導波管シャフト１２０で始まり超音波ドライバ１１４を通じて連続する中央内腔１５１の管状追加物は、プラスチック等の代替の材料から構成され得る。中央内腔１５１の管状追加物と超音波ドライバ１１４の近位端部１２４との間の接続は、超音波ドライバ１１４の超音波振動の干渉を制限するように構成され得る。中央内腔１１４の他の構成及び中央内腔部品の様々な接続方法が、超音波ドライバ１１４の超音波振動への効果の減衰を最小化するために利用され得る。
【0049】
[0093]砕石器１１０と異なるものとして説明されていない、砕石器１０の説明及び作動の残りは、砕石器１１０に適用され得、その様な説明は、ここでこの節に参照により組み込まれる。例えば、図２の閉ループフィードバック回路は、砕石器１１０に適用され得、図３の砕石器１１０によって使用され得る。
【0050】
[0094]図４を参照すると、上述した砕石器１０，１１０等の、ここで特許請求されるような砕石器を使用して尿路結石を破砕する方法が説明され、概して１００で示される。方法１００は、尿路結石６６のサイズを決定し、型を決定し、又はサイズ及び型の両方を決定するステップ１０２を含む。方法１００は、さらに、可聴波形を生成するための可聴周波数の大きさを選択するステップ１０３を含み、可聴周波数の大きさは、尿路結石６６のサイズ又は型に基づいて選択される。例えば、可聴周波数の大きさは、対象となる結石６６の固有振動数に対応して選択され得る。方法１００は、可聴ドライバ１６，１１６を使用して可聴波形を生成するステップ１０４を含む。方法１００は、超音波ドライバ１４，１１４を使用して超音波周波数を有する超音波波形を生成するステップ１０５を含む。ステップ１０４，１０５は、必要に応じて同時に、又は代替的に連続して、完了され得る。方法１００は、可聴波形及び超音波波形を導波管シャフト２０，１２０を介して尿路結石６６に伝達するステップ１０６を含む。
【0051】
[0095]方法１００を実行するとき、可聴周波数の大きさは、尿路結石６６のおよそ固有振動数で提供され得る。加えて、又は代替的に、可聴周波数の大きさは、少なくとも低可聴周波数、中可聴周波数、及び高可聴周波数から選択可能であり得る。例えば、低可聴周波数は、約０．３−１６Ｈｚの範囲において提供され得、中可聴周波数は、約１６−７０Ｈｚの範囲において提供され得、高可聴周波数は、約７０−２００Ｈｚの範囲において提供され得る。超音波周波数は、約２０−３０ｋＨｚの範囲において提供され得る。超音波波形は、約１０−５０マイクロメートルの範囲における超音波波形振幅を有して提供され得、可聴波形は、約０．５−２ミリメートルの範囲における可聴波形振幅を有して提供され得る。
【0052】
[0096]方法１００は、また、導波管シャフト２０，１２０を通じて延在する、したがって超音波ドライバ及び可聴ドライバ１４，１１４，１６，１１６に形成されるチャネル４８，５０，１４７を通じて延在する内腔４４，１４４を介して尿路を吸引及び／又は潅注することを含み得る。
【0053】
[0097]さらに、方法１００は、上述したように、可変の周波数及びデューティーサイクルの矩形波を備える超音波波形を電子ゲートすることを含み得る。
【0054】
[0098]図５を参照すると、砕石器の変形が図示され、概して２１０で示される。砕石器２１０は、患者の尿管、腎臓、又は胆嚢等の患者の体内の結石を破砕するように構成される。砕石器２１０は、ハウジング２１２内に配置されるブラシレスＤＣモータ２１４を有するハウジング２１２を含む。ブラシレスＤＣモータ２１４は、回転運動を生成するように作動可能である。ブラシレスＤＣモータ２１４は、例えば、オートクレーブで処理可能であり得、３つのホール効果センサを有し得る。モータ２１４は、例えばねじ切りを備えるハウジングのホルダ部分２１５に取り付けられ得る。
【0055】
[0099]モータシャフト２１６は、ブラシレスＤＣモータ２１４のロータから延在し、砕石器２１０の長手方向軸Ｘに沿って回転されるように作動可能である。モータカプラ２１８は、モータシャフト２１６に取り付けられ、それは図６Ａ−６Ｄにも示される。例えば、図６Ａ−６Ｄに示されるように、モータカプラ２１８は、円形であり、端面２２１から延在する拡張部２１９を有する。モータカプラ２１８は、硬鋼から形成され得る。
【0056】
[0100]カム表面２２６を有するプローブカプラ２２４は、モータカプラ２１８に隣接してハウジング２１２内に配置される。プローブカプラ２２４は、図７Ａ−７Ｄにも示される。例えば、プローブカプラは、端部２２７から延在する細長い円筒形のシャフト２２５を有する。端部２２７は、そこに形成されるカム表面２２６を有する。（カム表面２２６を含む）プローブカプラ２２４及びモータカプラ２１８は、機械的モーションコンバータを形成し、モータ２１４により生成された回転運動が、線形波形を生成する、プローブカプラ２２４の線形振動運動に変換される。カム表面２２６はより大きい衝撃の生成を促進するために勾配が付けられ得ることが熟慮される。
【0057】
[0101]バネ２２８は、プローブカプラ２２４がモータカプラ２１８に接触するように付勢し、モータカプラ２１８が回転されるとき、それがカム表面２２６に沿ってスライドし、プローブカプラ２２４を長手方向軸Ｘに沿って往復移動させる。バネ２２８は、さらに減衰機構（ｄａｍｐｅｎｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）を有し得る。モータカプラ２１８がモータカプラ２１８の中心回りで回転すると、モータカプラ２１８の拡張部２１９は、プローブカプラ２２４のカム表面２２６に接触する。したがって、モータカプラ２１８は、長手方向軸に沿った一方向において砕石器２１０の長手方向軸Ｘに沿ってプローブカプラ２２４を押し、バネ２２８は、長手方向軸Ｘに沿った反対方向にプローブカプラ２２４を付勢し、それによりモータカプラ２１８の拡張部２１９がカム表面２２６の高い部分２３１から離れて回転するときにプローブカプラ２２４を反対方向に移動する。カム表面はより大きい衝撃を生成するために勾配が付けられ得ることが熟慮される。カム表面は、摩耗可能性を低減するために固くされ且つ研磨され得ることが熟慮される。線形ベアリング２２９は、バネ２２８に隣接して配置され得、線形運動の摩擦を低減する。線形ベアリング２２９は、プラスチック又は他の軽量材料から形成され得ることが熟慮される。
【0058】
[0102]導波シャフト２２０は、プローブカプラ２２４に結合される。導波管シャフト２２０は、対象となる結石に線形波形を伝達するように構成される。例えば、導波管シャフト２２０の遠位端部２２２が対象となる結石に接触して配置されたとき、そこにジャックハンマー効果を生成し得る。したがって、ハウジング２１２はハンドルであり得、導波管シャフト２２０はそこから延在する。
【0059】
[0103]一部の実施形態では、モータシャフト３０５が、図１０−１１に示されるようにカムシャフト３０２から離間し得ることが熟慮される。図１０に示されるように、モータシャフト３０５をカムシャフト３０２から分離することは、時間をかけてモータの完全性を保護するのに役立つ。ギアアセンブリ３１０がＢＬＤＣモータシャフト３０５からカムシャフト３０２にエネルギーを伝達することが熟慮される。ギアアセンブリ３１０は１：４の比率であり得、モータから出力されるエネルギーの増幅が可能となる。カムシャフト３０２は、近位端部において減衰メカニズム３１２を含み得、それはシリコンの部分を含み得、カムペア３１１と砕石術シャフト３２０との間に配置されるシリコンの部分内の内部バネでさらに支持され得、カムシャフト３０２を取り囲むように一体に形成され、且つ作動中の振動及び／又は線形運動の減衰を提供する。ベアリングとシリコンは、カムシャフト３０２とモータシャフト３０５とがハウジング３００に接続する点において提供され得ることが熟慮される。一部の実施形態では、モータカプラ３１８は、例えば、定期メンテナンスの間に摩耗を修正するために、モータカプラとシャフトカプラとの間の移動点を表す、カムペア３１１を交換する選択を許容するモータカプラ取付ブロック３１６を備える。モータカプラ３１８及びモータカプラ取付ブロック３１６は、交換用のモータカプラ３１８を挿入するために位置決めネジ３１５を使用して、容易に緩められ且つ取り外され得る。カムシャフト３０２が装置の中心線に向かって配置されると、吸引又は潅注機能がカムシャフト３０２を通じて提供され得ることが熟慮される。
【0060】
[0104]図１１は、モータカプラ３１８及びプローブカプラ３２４の拡大図を示す。（端部表面３２１を含む）モータカプラ３１８は、（カム表面３２６を含む）シャフトカプラ３２４に隣接してハウジング３００に配置される。一部の実施形態では、モータカプラ３１８は、モータカプラ取付ブロック３１６内の位置決めネジ３１５を緩めることにより、取り外し可能且つ交換可能である。モータカプラはカムシャフト３０２と接続し、プローブカプラは導波シャフト２２０と接続する。
【0061】
[0105]砕石器２１０は、コントローラ２７０、又はドライバ／増幅器も含む砕石器アセンブリ２１１の部分として提供され得る（図８参照）。コントローラ２７０は、少なくとも第１作動モード及び第２作動モードでブラシレスＤＣモータ２１４を作動するように構成され得る。第１作動モードは、オーバーシュートインパルスモードであり得、第２作動モードは高速回転モードであり得る。
【0062】
[0106]例えば、ブラシレスＤＣモータ２１４は、回転シャフト２１６に結合されるロータを有する。オーバーシュートインパルスモードでは、インパルストルクが、部分的な回転でロータを移動することによりブラシレスＤＣモータにより生成され；ロータ及び回転シャフト２１６は、導波シャフト２２０にトルクを生成するためにロータの完全な一回転より小さい少なくとも一歩手前で動作され得る。一例において、オーバーシュートインパルスモードでは、ロータ及び回転シャフト２１６は、約１０度と約３０度の間、又は約１５度の複数の往復ステップで動作され得る。オーバーシュートインパルスモードにおいて、コントローラ２７０は電流モードで働き、大きな増幅ゲインがカレントループに加えられる。例えば、約２０アンペアの電流が、短期の間コントローラ２７０に印加され得る。したがって、高トルクがオーバーシュートインパルスモードで結石６６に印加され得、結石６６に衝撃効果を有し得る。増幅ゲインは、図８に示されるフィードバックループを使用して、異なる大きさの結石に適用するようにプログラムされ得る。
【0063】
[0107]高速回転モードにおいて、ブラシレスＤＣモータ２１４は、連続回転運動でロータ及び回転シャフト２１６を作動する。定制御電圧がコントローラ２７０の増幅器に印加され得、モータ２１４が最大で約５００００ｒｐｍ又はちょうど６００００ｒｐｍの速度で回転し得る。したがって、高速回転モードでは、ロータ及び回転シャフト２１６は、約４００００から約６００００ｒｐｍの速度で回転し得る。一変形では、約０−１０Ｖの電圧、例えば高速回転モードでは、約５Ｖの電圧が、コントローラ２７０に印加され得る。
【0064】
[0108]図９を参照すると、グラフ４００は、時間に関する導波シャフト２２０の振動の振幅を示す。砕石器２１０がオーバーシュートインパルスモードにあるとき、振動の高振幅は、インパルスモードプロット線４０４により示されるように、短期間で供給される。砕石器２１０が高速回転モードにあるとき、回転プロット線４０３により示されるように適度で連続する振幅が提供される。プロット線４０２は、小さな比例ゲインがコントローラ２７０において印加されるときのモータ１４の動きを示す。
【0065】
[0109]再び図８を参照すると、コントローラ２７０は、比例２７２、積分２７４、及び微分２７６制御論理を有する、比例−積分−微分（ＰＩＤ）コントローラであり得る。砕石器アセンブリ２１１は、モータ２１４のロータの位置を決定するために、光学エンコーダ等の、位置フィードバックセンサ２７８も含み得る。位置フィードバックセンサ２７８は、ロータ位置データをＰＩＤコントローラ２７０に提供するように構成される。位置センサは、ＰＩＤコントローラ内の総和点２８０にロータ位置データを提供し得、その後制御論理を更新し、且つ総和点２８２及び最終的にはモータ２１４に制御論理を提供する。電源２８４は、コントローラに電源入力を提供し、オーバーシュートインパルスモードのために高電力を提供し且つ高速回転モードのために低電力を提供することができ、又は逆も同様である。
【0066】
[0110]したがって、オーバーシュートインパルスモードでは、モータ２１４は、電流モードにおいて高性能サーボドライバ２７０により駆動される。位置センサ２７８は、更新ループに配置される。ループは、例えば、０．５ｍｓ間隔で繰り返すように設定され得る。提供されるトルクは、以下の数式により説明され得る。Ｔ＝Ｋｐ（θ２−θ１）＋Ｋｄ（ω２−ω１）
ここで、Ｔは導波シャフト２２０を介して結石６６に提供されるトルクであり、Ｋｐは比例ゲインであり、θ２は１ループにおけるロータ最終角度位置であり、θ１は１ループにおける初期ロータ角度位置であり、Ｋｄは微分ゲインであり、ω２は１ループにおけるロータの最終角速度であり、ω１は１ループにおけるロータの初期角速度である。ω２＝ｄθ２／ｄｔであり、ω１＝ｄθ１／ｄｔである。
【0067】
[0111]カムシャフト３０２がモータシャフト３０５の中心軸から分離した長手方向軸に沿って位置し且つギアアセンブリ３１０がカムシャフト３０２とモータシャフト３０５間のエネルギーを伝達するように提供される一部の実施形態において、トルク値は、ギア比１：４の平歯車のために約１１２ｍＮｍから約１４４ｍＮｍに及び得る。この実施形態のための回転速度の結果は、約２５００ｒｐｍから約７５００ｒｐｍに及ぶことになる。
【0068】
[0112]上記例におけるように、導波シャフト２２０，３２０の振動は、結石６６の固有振動数とおよそ等しい振動数で結石６６に提供され得る。
【0069】
[0113]結石の固有振動数は、結石の大きさに基づいて変化し得る。様々な作動モードがここに説明される砕石器に採用され得ることが熟慮される。例として、３つの範囲が、上述したように提供され得、又は小結石モード、大結石モード、及び一般モードとしてより一般化され得る。小結石モードは、例えば、１７−１７０Ｈｚの範囲における振動周波数を提供し得る。大結石モードは、例えば、０．５−１７Ｈｚの範囲における振動周波数を提供し得る。一般モードは、例えば、０．５−１７０Ｈｚの範囲における振動周波数を提供し得る。
【0070】
[0114]自動作動モードでは、装置は、一般モードで作動を開始し得、その後センサの使用を通じて大結石又は小結石を検知したとき、例えば、そのモードで作動を開始する。最初に大結石モードが利用された場合、装置は、例えば３０秒から１分等の所定時間後、小結石モードに作動をスイッチし得る。
【0071】
[0115]他の一実施形態では、手動作動モードが利用され得る。このモードでは、ユーザは、例えば内視鏡の遠位先端を通じた直接観察に基づいて、大結石モード、小結石モード、又は一般モードで作動するか否かを選択し得る。
【0072】
[0116]装置は、装置の遠位端部に結石を引き付けるための吸引機能を使用した後砕石術の間結石の先端への接触を維持することを促進し得且つ砕石術中に出ていく断片の大きさをさらに制限し得る、鋭い先端を備え得、且つ砕石術シャフト２０を通じた吸引により除去され得る小さい粒子サイズを生成することにより無結石率を高めるのに役立ち得ることがさらに熟慮される。先端要素通路は、皿穴部分を備える４点波形先端、勾配を有するツメ状端部を備える４スロットの曲状先端、勾配を有するツメ状端部及び折れ曲がるタブの一側面を備えた４スロットの曲状先端、対向する側面に２つのスロットが切り込まれた先端、任意的なインサートを備える分割先端、並びに、切り込まれた４つのスロット及び勾配を有するツメ状端部表面を備える２つのインサートを備える先端を含む、様々な代替的な構成を備え得ることが熟慮される。そのような先端要素の例が、図１２−２８に示される。
【0073】
[0117]図１２−１３は、遠位端部２２で導波シャフト２０に提供され得る先端要素の実施形態例の遠位端部の端面図及び側面図を示す。波形先端３３０は、遠位端部２２から導波シャフト２０の近位端部に向かって延在する皿穴部分に結合される。
【0074】
[0118]図１４−１５は、導波シャフト２０の遠位端部２２に提供される波形先端３３０を含む代替の実施形態を示す。
【0075】
[0119]図１６−１７は、遠位端部に提供される４つのスロット３３５と、導波シャフト２０の遠位端部２２に傾斜した先端領域３３２も含む代替の実施形態を示す。図１８−１９は、勾配を有するツメ状端部３３３と折れ曲がり部分３３４を含む代替の実施形態を示し、腎臓結石がシャフト２０の遠位端部２２と接触することを維持するために追加的な鋭利表面の分配を提供し得る遠位最大領域を輪郭形成する要素を追加している。この実施形態は、チューブに入り込む結石断片の大きさを低減するようにチューブの断面開口領域を低減し、破砕される結石の影響領域を増加し、結石をより効率的に割るための割り込み効果を提供し、生成される結石断片の全体的な大きさを低減するために、一エッジにおいて折れ曲がるタブを示す。側部スロットを含むことは、潅注を改善し、且つさもなければシャフト先端と破砕される結石との間に介在し得、したがって破砕される結石への砕石器シャフト先端の直接的な衝撃を減衰することにより砕石器の結石破砕効果を低減し得るより小さな結石の残骸の除去を向上する。
【0076】
[0120]図２０−２１は、インサート３３６がスロット３３５内に配置され且つ傾斜部３３２が導波シャフト２０の遠位最大領域２２に適用される追加的な代替の実施形態を示す。この実施形態は、チューブに入り込む結石断片のサイズを小さくするためにチューブの断面開口領域を小さくし、破砕されるように結石の作用領域を増加し、結石をより効率的に割り、生成される結石断片の全体的な大きさを低減するために、横材の追加を示す。側部スロットを含むことは、潅注を改善し得、且つさもなければシャフト先端と破砕される結石との間に介在し得、したがって破砕される結石への砕石器シャフト先端の直接的な衝撃を減衰することにより砕石器の結石破砕効果を低減し得るより小さな結石の残骸の除去を向上する。この例では、先端での目詰まりの可能性を低減するために、シャフト先端の遠位表面からシャフトの近位方向へ絶えず広がる断面を提供することにより、インサートはチューブの内側底部よりもチューブの表面で幅広となる。このようなインサートは、これらを所定位置に固定するために、砕石器シャフトにろう付け又は溶接され得る。
【0077】
[0121]図２２−２３は、一以上のインサートスロットが、砕石器シャフト先端の遠位先端２２内のスロット３３５にインサートの位置を維持するためのインターロック機構又は保持機構を備え得る、実施形態を示す。インターロック機構は、溝、傾斜エッジ、又はタブ及びスロットを含み得る。これらの機械的な保持機構は、インサートの砕石術シャフトへの溶接又はろう付け等に加えて、インサートの配置及びインサートの保持の増強を補助することを意図されている。
【0078】
[0122]図２４−２５は、２つのインサート３３６が、破砕の有効性を改善し且つ能動的な吸引の間導波シャフト２０に入り込み得る腎臓結石の粒子サイズをさらに制限するためにスロット３３５内に互いに対して直交に配置される、代替の実施形態を示す。インサート３３６のエッジは、遠位端部２２への接触を維持しまた結石をより効率的に破砕するための結石の能力を向上させるための鋭利な表面３３８を追加的に備え得る。この実施形態では、シャフトタブが、結石の表面により効率的に係合するための傾斜した先端３３２を追加的に備える。インサートは、目詰まりの可能性を低減するためにより狭い近位エッジを備えるくさび形に形成され得る。
【0079】
[0123]図２６−２７は、導波シャフト２０の遠位端部２２のインターロック機構を備えるインサートの実施形態を表す。左インサートは、回転されて、右インサートの上部に配置され得、それらが、噛合い機構の使用を通じて、この例ではインサートに切り込まれたスロットを介して、きつく動かない適合を形成する。
【0080】
[0124]図２８−３０は、波形先端３３０を備える導波シャフト２０の遠位端部２２の代替の実施形態を表す。波形先端３３０は、結石破壊又は能動的な吸引の間導波シャフト２０への接触を維持する腎臓結石の能力を高めるために、鋭利な角部３３７及びとがった縁３３８を備える。より小さな遠位開口は、除去される断片のサイズを低減する。
【0081】
[0125]図１８−１９に類似するが、より薄い側壁を備える、図３１−３２は、導波シャフト２０への遠位端部２２に設けられ得る鋭利機構の代替の実施形態を示す。４つのスロット３３５は、遠位端部２２から近位端部へ延在して切り込まれ、勾配部３３３及び傾斜部３３２が先端部に設けられる。
【0082】
[0126]図３３−３６は、様々な開先又は傾斜切り込み方法により平坦な端面から修正されている砕石術シャフト先端を示す。図３３−３４は、砕石術シャフト先端の単純な外部の、平坦な開先を示す。この種の先端は、結石表面を「掘り下げ」且つ結石を分離するくさび動作のための鋭利な先及びエッジを提供する。図３５−３６は、先端が結石表面を「掘り下げる」能力を高める、複数の、傾斜して切り込まれ、鋭利で、ピラミッド型で、且つ／又は隆起した先又はエッジを生成する砕石術シャフト先端面の例を表す。これらの両例では、チューブ先端は、表面変形に先立って、ろう付け、溶接等を介して折れ曲がる又は追加的な材料が増加され得、それにより原型のチューブの内径より小さい開口が提示され、吸引中にチューブに入り込む結石断片の大きさを制限する。図３５−３６に表される先端形状の型は、鋭い要素が、例えば図３３−３４に表される例よりも多数で、近く位置され、且つ有効に低積極であるので、直接接触に起因する不意の組織ダメージの可能性をより低くすることが見込まれる。
【0083】
[0127]本発明の記載は、事実上単なる例であり、本発明の骨子から逸脱しない変形が、本発明の範囲内で意図される。そのような変形は、本発明の思想及び範囲から逸脱したものとしてみなされるべきでない。例えば、様々な形状の変形は、本開示の思想及び範囲から逸脱することなく、各々に結合され得る。
【0084】
[0128]本発明の好ましい実施形態が開示される。しかしながら、当業者は、ある修正がこの発明の示唆に入ることを理解するだろう。したがって、以下の特許請求の範囲は、本発明の真実の範囲及び内容を決定するために検討されるべきである。
【0085】
[0129]上記出願に引用される任意の数値は、任意の低い値と任意の高い値との間で少なくとも２つのユニットの分離が存在するという条件で、一ユニットずつ低い値から高い値までの全ての値を含む。例として、部品の量、又は例えば温度、圧力、時間等のプロセス変数の値が、例えば、１から９０、好ましくは２０から８０、より好ましくは３０から７０として説明される場合、１５から８５、２２から６８、４３から５１、３０から３２等の値が本明細書に明確に列挙されることが意図されている。一よりも小さい値のために、一ユニットは、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１、又は０．１として考えられる。これらは特に意図されることの単なる例であり、列挙される最低値と最大値との間の数値の可能な全ての組み合わせが、同様の方法で、本出願に明確に説明されていると考えられるべきである。
【0086】
[0130]述べられていない限り、全ての範囲は両方の端点及びその端点間の全ての数値を含み、範囲に関連した「約（ａｂｏｕｔ）」又は「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」の使用は、その範囲の両方の境界に適用する。したがって、「約２０から３０」は、少なくともその特定された端点を含めた、「約２０から約３０」に及ぶことが意図されている。
【0087】
[0131]特許出願及び特許公開公報を含む、全ての論文及び参考文献の開示は、あらゆる目的のために参照により組み込まれる。
【0088】
[0132]組み合わせを説明する「で実質的に構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ」の用語は、特定される要素、原料、部品、又はステップ、及びその組み合わせの基本的且つ新規の特性に物質的に影響しないそのような他の要素、原料、部品、又はステップを含む。
【0089】
[00133]要素、原料、部品、又はステップの組み合わせをここで説明する「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の用語の使用は、また、その要素、成分、部品、又はステップで実質的に構成される実施形態を熟慮する。