特表2023-522827複数のキャビテーション量を生成するための超音波プローブ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-01
(54)【発明の名称】複数のキャビテーション量を生成するための超音波プローブ
(51)【国際特許分類】
A61N 7/00 20060101AFI20230525BHJP
【ＦＩ】
A61N7/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022555775
(86)(22)【出願日】2021-03-15
(85)【翻訳文提出日】2022-11-02
(86)【国際出願番号】 EP2021056490
(87)【国際公開番号】W WO2021185738
(87)【国際公開日】2021-09-23
(31)【優先権主張番号】62/991,142
(32)【優先日】2020-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523046143
【氏名又は名称】ソルタ メディカル アイルランド リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ベネット， フレデリック ジェイ
【テーマコード（参考）】
4C160
【Ｆターム（参考）】
4C160JJ23
4C160JJ24
4C160JJ43
4C160JJ47
(57)【要約】
超音波エネルギーを送達するためのプローブ、および関連する方法。プローブは、近位端部を遠位端部に結合するシャフトを有するシャンクを含む。シャンクは、シャンクの中心線に沿って配置される縦軸に平行な伝搬方向において、近位端部から遠位端部の先端に超音波エネルギーを伝搬するように構成されている。先端は、超音波エネルギーが共振周波数の４分の１波長の奇数倍に対応するとき、変位腹位置と実質的に一致するように位置付けられ得る。シャフト内の複数の溝は、超音波エネルギーに応答して、シャンクに近接した媒体内で複数のキャビテーション量を作るように構成されている。複数の溝は、第１の溝と近位端部との間に介在する第２の溝を含む。第１の溝は、共振周波数の半波長の整数倍の距離に位置付けられている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プローブであって、前記プローブは、近位端部、遠位端部、および前記近位端部から前記遠位端部まで延びているシャフトを含むシャンクであって、前記シャンクの前記近位端部は、超音波エネルギー源に結合されるように構成され、前記シャンクは、前記シャンクの縦軸と平行な伝搬方向において、前記近位端部から前記遠位端部における先端に前記超音波エネルギーを伝搬するように構成されている、シャンクと、
前記シャフト内の第１の溝であって、前記シャフト内の前記第１の溝は、前記先端に近接して位置付けられている、前記シャフト内の第１の溝と、
前記シャフト内の第２の溝と
を備え、
前記シャフト内の前記第２の溝は、前記第１の溝と前記近位端部との間で前記シャンクに沿って位置付けられ、
前記第１の溝は、前記伝搬方向において、前記シャンクの共振周波数の半波長の第１の整数倍におおよそ等しい第１の距離だけ、前記第２の溝から間隔を置かれている、
プローブ。
【請求項2】
前記先端は、前記超音波エネルギーが前記シャンクの前記共振周波数の４分の１波長の奇数倍に対応するとき、第１の変位腹位置と実質的に一致するように、前記近位端部に対して位置付けられている、請求項１に記載のプローブ。
【請求項3】
前記近位端部は、前記超音波エネルギーが前記４分の１波長の前記奇数倍に対応するとき、第２の変位ノード位置と実質的に一致する点において、前記超音波エネルギー源に結合されるように構成されている、請求項２に記載のプローブ。
【請求項4】
前記第１の溝は、前記シャフトの非溝付区分によって、前記第２の溝から間隔を置かれている、請求項１に記載のプローブ。
【請求項5】
前記第１の溝は、前記超音波エネルギーが前記共振周波数の４分の１波長の第１の奇数倍に対応する第１の場所に近接して位置し、前記第２の溝は、前記超音波エネルギーが前記共振周波数の４分の１波長の第２の奇数倍に対応する第２の場所に近接して位置している、請求項４に記載のプローブ。
【請求項6】
前記第１の溝は、複数の第１の溝の中に含まれ、前記第２の溝は、複数の第２の溝の中に含まれる、請求項１に記載のプローブ。
【請求項7】
前記複数の第１の溝と前記複数の第２の溝とは、前記シャフトの前記近位端部から前記シャフトの前記遠位端部まで延びている連続した並びで配置されている、請求項６に記載のプローブ。
【請求項8】
前記シャフトは、前記第２の溝と前記近位端部との間に介在する第３の溝をさらに含み、前記第１の溝は、前記伝搬方向において、前記シャンクの前記共振周波数の半波長の第２の整数倍におおよそ等しい第２の距離だけ、前記第３の溝から間隔を置かれている、請求項１に記載のプローブ。
【請求項9】
前記シャンクは、前記遠位端部から前記近位端部まで延びている管腔を含み、前記先端は、前記管腔に結合されたポートを含む、請求項１に記載のプローブ。
【請求項10】
前記管腔は、外部吸引源に結合されるように構成されている、請求項９に記載のプローブ。
【請求項11】
方法であって、前記方法は、患者の生体組織内にプローブのシャンクを挿入することと、
超音波源に超音波エネルギーを生成させることと、
前記シャンクの縦軸に平行な伝搬方向において、前記シャンクの近位端部から前記シャンクの遠位端部における先端に前記シャンクのシャフトに沿って前記超音波エネルギーを伝搬することと、
前記シャフト内の１つ以上の第１の溝に近接した媒体内で第１のキャビテーション量を生成することと、
前記シャフト内の１つ以上の第２の溝に近接した前記媒体内で第２のキャビテーション量を生成することと
を含み、
前記先端は、前記超音波エネルギーが前記シャンクの共振周波数の４分の１波長の奇数倍に対応するとき、変位腹位置と実質的に一致するように位置付けられ、前記１つ以上の第１の溝は、前記１つ以上の第２の溝から、前記伝搬方向において、ほぼ前記共振周波数の半波長の整数倍の距離に位置付けられている、方法。
【請求項12】
前記超音波源に前記超音波エネルギーを生成させることは、前記第１のキャビテーション量および前記第２のキャビテーション量の空間的場所を変更することを含み、前記変更することは、第１の時間において、前記共振周波数の前記４分の１波長の第１の奇数倍に対応する第１の超音波エネルギーを生成することと、
前記第１の時間とは異なる第２の時間において、前記共振周波数の前記４分の１波長の第２の奇数倍に対応する第２の超音波エネルギーを生成することと
を前記超音波源に行わせることによる、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記プローブの前記先端のポートを介して前記患者の生体組織に吸引を印加することを外部吸引源に行わせることをさらに含み、前記ポートは、前記シャンク内に配置された管腔のための退出口を提供するように構成されている、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
超音波プローブであって、前記超音波プローブは、近位端部と、遠位端部と、前記近位端部から前記遠位端部まで延びているシャフトとを含むシャンクを備え、前記近位端部は、超音波エネルギー源に結合されるように構成され、前記シャフトは、第１の複数の溝と、第２の複数の溝と、前記第１の複数の溝と前記第２の複数の溝との間で前記シャフトの縦軸に沿って位置付けられた非溝付区分とを含む、超音波プローブ。
【請求項15】
前記第１の複数の溝のうち少なくとも１つは、前記超音波エネルギーの共振周波数の半波長の整数倍におおよそ等しい前記第２の複数の溝からの距離に位置付けられている、請求項１４に記載の超音波プローブ。
【請求項16】
前記非溝付区分における前記シャンクは、第１の直径を伴う外面を有し、前記第１の複数の溝の各々の第１の場所における前記シャフトは、前記第１の直径より小さい第２の直径を有する、請求項１５に記載の超音波プローブ。
【請求項17】
前記第２の複数の溝の各々の第２の場所における前記シャフトは、前記第１の直径より小さい第３の直径を有し、前記第２の直径は、前記第３の直径と等しい、請求項１６に記載の超音波プローブ。
【請求項18】
前記シャフトは、第１の直径を伴う外面を有し、前記シャフトは、前記外面から突出する複数のフランジを含み、前記第１の複数の溝の各々は、前記複数のフランジの隣接対の間に位置付けられ、前記第１の複数の溝の各々の場所における前記シャフトは、前記第１の直径と等しい第２の直径を有する、請求項１４に記載の超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に説明される本発明は、概して、美容的手技の一部として、超音波エネルギーを送達するためのデバイスに関し、特に、美容的手技中に、超音波エネルギーを送達するためのプローブおよび関連する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
デバイスは、患者の軟組織の超音波破砕または乳化等の種々の美容的手技のために、患者の標的とされたエリアに向かって超音波エネルギーを送達する。そのようなデバイスが、軟組織の超音波破砕または乳化のために使用されるとき、キャビテーション量が、超音波エネルギーと、超音波エネルギーを送達する超音波プローブの先端に近接した軟組織の部分との間の相互作用によって作成される。そのような超音波プローブを使用して実装される美容的手技は、美容的手技によって標的とされている軟組織の各エリアの近接内に先端をもたらすために、所与の超音波プローブの先端を位置変更することを伴い得る。位置変更することの各事実は、美容的手技の持続時間を延長し、それは、操作者の疲労および患者の不快感の原因となる。
【0003】
したがって、そのような悪影響を回避するために、そのような美容的手技の持続時間を削減することが可能な超音波プローブを提供することが、望ましくあり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本明細書に説明される本発明の実施形態は、美容的手技の一部として、超音波エネルギーを送達するように構成されるデバイスにおいて使用するための超音波プローブ（「プローブ」）と、そのような超音波プローブを使用して、美容的手技を実施する方法とを含む。ある実施形態において、プローブは、近位端部、遠位端部、および近位端部を遠位端部に結合するシャフトを有するシャンクを含む。近位端部は、超音波エネルギーを生成するように構成された超音波源に結合するように構成されている。シャンクは、シャンクの中心線に沿って配置される縦軸に平行な伝搬方向において、近位端部から遠位端部の先端に超音波エネルギーを伝搬するように構成されている。先端は、超音波エネルギーがシャンクの共振周波数の４分の１波長の奇数倍に対応するとき、変位腹位置と実質的に一致するように位置付けられ得る。シャフト内の複数の溝は、超音波エネルギーに応答して、シャンクに近接した媒体内でキャビテーション量を作るように構成されている。複数の溝は、先端に近接して位置する第１の溝と、第１の溝と近位端部との間に介在する第２の溝とを含む。第１の溝は、第２の溝から、伝搬方向において、共振周波数の半波長の整数倍の距離に位置付けられる。
【0005】
ある実施形態において、方法は、近位端部、遠位端部、および近位端部を遠位端部に結合するシャフトを有するシャンクを含むプローブにアクセスすることを含む。近位端部は、超音波エネルギーを生成するように構成された超音波源に結合するように構成されている。シャンクは、シャンクの中心線に沿って配置される縦軸に平行な伝搬方向において、近位端部から遠位端部の先端に超音波エネルギーを伝搬するように構成されている。先端は、超音波エネルギーがシャンクの共振周波数の４分の１波長の奇数倍に対応するとき、変位腹位置と実質的に一致するように位置付けられる。シャフトは、超音波エネルギーに応答して、シャンクに近接した媒体内でキャビテーション量を作るように構成された複数の溝を備えている。複数の溝は、先端に近接して位置する第１の溝と、第１の溝と近位端部との間に介在する第２の溝とを含む。第１の溝は、第２の溝から、伝搬方向において、共振周波数の半波長の整数倍の距離に位置付けられる。方法は、複数の溝の少なくともサブセットを備えているプローブの一部を患者の生体組織内に挿入することをさらに含む。方法は、超音波源に超音波エネルギーを生成させることをさらに含む。
【0006】
ある実施形態において、超音波プローブは、近位端部、遠位端部、および近位端部を遠位端部に結合するシャフトを有するシャンクを含む。シャンクの近位端部は、超音波エネルギー源に結合されるように構成されている。シャフトは、第１の複数の溝と、第２の複数の溝と、第１の複数の溝と第２の複数の溝との間でシャフトの縦軸に沿って位置付けられた非溝付区分とを含む。
【0007】
ある実施形態において、超音波プローブは、近位端部、遠位端部、および近位端部を遠位端部に結合するシャフトを有するシャンクを含む。近位端部は、超音波エネルギー源に結合されるように構成されている。シャフトは、シャフトの全長に沿って配置された複数の溝を含む。
【0008】
本概要は、詳細な説明において、下記にさらに説明される簡略化された形態の概念の一部を紹介するために提供される。本概要は、請求される主題の重要な特徴または不可欠な特徴を特定することを意図するものでも、請求される主題の範囲を決定する際の支援として切り離して使用されることも意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0009】
付随の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するが、本発明の種々の実施形態を図示し、上記に与えられる本発明の概要、および下記に与えられる実施形態の詳細な説明とともに、本発明の実施形態を解説するために使用される。図面では、参照数字のようなものが、様々な図において、部品のようなものを示すために使用される。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
図面に示される例示的実装の十分な理解を提供するために、多数の詳細が、説明される。しかしながら、図面は、単に、本開示のいくつかの例示的側面を示しているにすぎず、したがって、限定するものとして見なされるべきではない。当業者は、他の効果的な側面または変型が、本明細書に説明される具体的な詳細の全てを含まないことを理解するであろう。さらに、周知のシステム、方法、構成要素、デバイス、および回路は、本明細書に説明される例示的実装のより妥当な側面を曖昧にしないように、網羅的に詳細に説明されてはいない。
【0020】
ここで、図１を参照すると、本明細書に説明される本発明の側面を実装するために好適である例示的デバイス１００のブロック図がある。手術時、デバイス１００は、美容的手技（例えば、患者の軟組織の超音波破砕または乳化）の一部として、患者の標的とされたエリアに向かって超音波エネルギーを送達するように構成されている。図１に描写されるように、デバイス１００は、電力供給１１０と、超音波源１２０と、超音波結合器１３０と、超音波プローブ１４０とを含む。超音波源１２０等の電力供給（すなわち、電源）１１０は、外部電力源（例えば、交流電流（「ＡＣ」）コンセント）から、デバイス１００の種々の構成要素に電力を送達するように構成されている。ある実施形態において、電力供給１１０は、種々の構成要素に送達するために、外部電力源から取得されたＡＣ電力を直流（「ＤＣ」）電力に変換するように構成されている。ある実施形態において、電力供給１１０は、外部電力源とデバイス１００の他の構成要素との間の電気的絶縁を提供するように構成されている。
【0021】
超音波源１２０は、概して、超音波プローブ１４０を駆動するための超音波エネルギーを生成するように構成されている。その目的を達成するために、超音波源１２０は、発電機１２２と、トランスデューサ１２４とを含む。発電機１２２は、デバイス１００の操作者による起動に応答して、特定の周波数（例えば、３６ｋＨｚ）の電気エネルギーを生成するように構成されている。トランスデューサ１２４は、発電機１２２によって生成された電気エネルギーを機械的な動きまたは超音波振動エネルギー（「超音波エネルギー」）に変換するように構成されている。その目的を達成するために、トランスデューサは、伸び縮みするように構成され、超音波結合器１３０を介して、超音波プローブ１４０内に縦圧縮波を作る。ある実施形態において、トランスデューサ１２４は、超音波モータ、圧電トランスデューサ、またはその組み合わせを備えている。超音波結合器１３０は、超音波源１２０を超音波プローブ１４０に機械的に結合し、それによって、超音波結合器１３０からの超音波エネルギーを超音波プローブ１４０と取り外し可能に結合されたシャンク（例えば、図２のシャンク２００）に伝達するように構成されている。ある実施形態において、超音波結合器１３０は、機械的波増幅器を備えている。
【0022】
ある実施形態において、超音波源１２０は、連続的動作モードで動作するように構成されている。本実施形態において、連続的動作モードは、超音波エネルギーを連続的に生成する超音波源１２０を伴う。ある実施形態において、超音波源１２０は、パルス動作モードで動作するように構成されている。本実施形態において、パルス動作モードは、超音波エネルギーを生成している間、第１の状態と第２の状態との間で循環する超音波源１２０を伴う。第１の状態中、超音波源１２０は、超音波プローブ１４０を駆動するための超音波エネルギーを生成する。第２の状態中、超音波源１２０は、超音波プローブ１４０を駆動するための超音波エネルギーを生成することを停止する。
【0023】
図２は、本明細書に説明される本発明の側面を実装するために好適である図１の超音波プローブ１４０のための例示的シャンク２００の側面図である。図２に描写されるように、シャンク２００は、近位端部２１０と、遠位端部２２０と、近位端部２１０を遠位端部２２０に結合するシャフト２３０とを含む。近位端部２１０は、シャンク２００を超音波源（例えば、図１の超音波源１２０）と結合するように構成された結合要素２１２（例えば、スタッド）を含む。シャンク２００は、シャフト２３０に沿った複数の溝（例えば、溝２４２および溝２４３）をさらに含み、複数の溝は、以下により詳細に説明されるように、美容的手技中、シャンク２００に近接した媒体（例えば、患者の生体組織）内で、キャビテーション量を生成または作るように構成されている。シャンク２００は、シャンク２００の中心線に沿って配置され得る縦軸２０５を有する。
【0024】
本明細書内で使用されるように、「溝」は、（縦軸２０５に対して直角の平面に対して）減少した断面積を有するシャフト２３０の別々の領域であり、別々の領は、縦軸２０５に対して半径方向に内方向に延びている。ある実施形態において、溝に対応するシャフト２３０の別々の領域の減少した断面積は、シャフト２３０の外径より小さい直径を有する。ある実施形態において、溝は、実質的に平滑なシャンク２００を機械加工することによって、シャフト２３０に形成され得る。ある実施形態において、シャフト２３０は、チタンまたはチタン合金から成り得る。
【0025】
図２では、複数の溝２４２、２４３は、複数の別々の群の中で、シャフト２３０の長さに沿って配置され、複数の別々の群は、溝２４２を含む群２４０と、溝２４３を含む群２４１とを含む。シャンク２００のシャフト２３０は、溝２４２の群２４０と溝２４３の群２４１との間に位置付けられた非溝付区分２４５を有する。シャンク２００のシャフト２３０は、外面２４７を有し、円形の実施形態に関して、シャンク２００のシャフト２３０は、溝２４２の群２４０および溝２４３の群２４１の場所を除いて、その全長に沿って、均一または一定の直径Ｄを有し得る。特に、非溝付区分２４５は、直径Ｄを有し得、外面２４７は、溝２４２の群２４０と溝２４３の群２４１との間の非溝付区分２４５内に、切れ目のない状態で（すなわち、溝切りを伴わずに）延び得る。ある実施形態において、溝２４２、２４３は、シャフト２３０の円周全体の周りに延び得る。ある実施形態において、溝２４２、２４３は、外面２４７に対して、シャフト２３０の円周全体の周りで窪み得る。
【0026】
種々の実装および配置が、本明細書に説明される本発明の実施形態に従って、シャフト２３０の複数の溝に対して存在する。例えば、図３Ａ－３Ｅは、（縦軸２０５に横断的に延びている平面に対して）異なる断面外形を伴う溝２４２の実施形態を描写する、シャフト２３０の一部の詳細側面図を図示する。
【0027】
図３Ａにおいて、シャフト２３０の部分は、フランジ３０５を含み得、フランジ３０５は、異なる溝２４２を画定する。図３Ａによって図示されるように、各フランジ３０５は、縦軸２０５に対して、半径方向に外方向に延びている増加させられた断面積を有するシャフト２３０の別々の領域を表す。ある実施形態において、フランジ３０５によって画定されるシャフト２３０の別々の領域は、シャフト２３０の外径と等しい、または実質的に等しい直径を有し得る。各溝２４２は、フランジ３０５の隣接対間に位置付けられている。
【0028】
図３Ｂにおいて、各溝２４２は、「ボックス形」断面外形を伴う、シャフト２３０の部分に実装され得る。図３Ｂによって図示されるように、各溝２４２の「ボックス形」断面外形は、対の対向する側壁、および対の対向する側壁を結合する下面によって画定される。図３Ｂに図示される、対の対向する側壁の各対向する側壁は、縦軸２０５に対して実質的に直角であるように構成され、下面は、縦軸２０５に実質的に平行であるように構成される。
【0029】
図３Ｃにおいて、各溝２４２は、「Ｖ字形」断面外形を伴うシャフト２３０の部分において実装され得る。図３Ｄでは、各溝２４２は、「Ｕ字形」断面外形を伴うシャフト２３０の部分において実装される。図３Ｅでは、シャフト２３０の部分における各溝２４２は、１つ以上の隆起部３５５によって遮断される。したがって、図３Ｂ－３Ｄにおける各溝２４２は、実質的に周囲を囲むシャフト２３０として図示されるが、図３Ｅは、各溝２４２を実質的に周囲を囲むシャフト２３０としてではなく、代わりに、シャフト２３０の一部の周りのみに延びているとして図示する。
【0030】
図２に戻ると、超音波源（例えば、図１の超音波源１２０）は、近位端部２１０に位置付けられた結合要素２１２（例えば、スタッド）を介して、シャンク２００に結合される。シャンク２００は、概して、近位端部２１０と遠位端部２２０における先端２２２との間で、超音波源によって生成される超音波エネルギーを伝搬するように構成されている。超音波エネルギーは、シャンク２００の中心線に沿って配置された縦軸２０５に平行である伝搬方向２１５に放たれる。特に、超音波源によって生成される超音波エネルギーは、シャンク２００の縦モードを励起し、縦圧縮波を作り出すようにシャンク２００に軸方向に振動させる。縦圧縮波は、伝搬方向２１５に近位端部２１０から遠位端部２２０に向かってシャンク２００に沿って伝搬し、それらは、先端２２２において、伝搬方向２１５と反対の方向に反射され、それによって、定在波パターンを生成する。
【0031】
定在波パターンは、シャンク２００のある位置（ノード）が最小またはゼロ振動移動（すなわち、最小振動振幅）を経験し、シャンク２００の他の位置（腹）が最大振動移動（すなわち、最大振動振幅）を経験することを引き起こす。超音波エネルギーが、シャンク２００に沿って伝搬するにつれて、そのようなノード位置に近接したシャフト２３０の部分は、最小またはゼロ変位振幅を経験するが、そのような腹位置に近接したシャフト２３０の部分は、最大変位振幅を経験する。ある実施形態において、そのようなノードおよび腹位置は、それぞれ、本明細書において、「変位ノード位置」および「変位腹位置」と称される。
【0032】
ある実施形態において、群２４０内の溝２４２の１つは、シャンク２００の共振周波数の全波長に等しい距離だけ、群２４１内の溝２４３の１つから、シャフト２３０の長さに沿って、間隔を置かれ得る。ある実施形態において、群２４０内の溝２４２の１つは、シャンク２００の共振周波数の半波長に等しい距離だけ、群２４１内の溝２４３の１つから、シャフト２３０の長さに沿って、間隔を置かれ得る。ある実施形態において、群２４０内の溝２４２は、シャンク２００の近位端部２１０と遠位端部２２０とからおおよそ等距離に位置し得る。３３ｋＨｚの共振周波数に対して、群２４０、２４１間の距離は、約６０ｃｍ～約９０ｃｍに等しいこともある。いくつかの実施形態において、群２４０、２４１間の距離は、少なくとも約６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、または９０ｃｍである。いくつかの実施形態において、群２４０、２４１間の距離は、最大約６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、または９０ｃｍである。いくつかの実施形態において、群２４０、２４１間の距離は、約６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、または９０ｃｍである。
【0033】
図４Ａ－４Ｈは、シャンク２００の共振周波数の４分の１波長の異なる奇数倍によって駆動されることに応答して、超音波プローブのシャンク２００内で作成された種々の縦圧縮波の例を図示している。図４Ａ－４Ｈによって描写される各プロットまたはグラフは、シャンク２００の正規化長に沿った位置の関数として、正規化変位振幅をプロットすることによって、それぞれの例示的縦圧縮波を図示する。図４Ａ－４Ｈによって描写される各グラフにおいて、シャンク２００の正規化長は、近位端部２１０が超音波源と結合する位置を表す「０．０」から、先端２２２の位置を表す「１．０」まで及ぶ。鎖線曲線に対応する、図４Ａ－４Ｈ内の正規化変位振幅の値は、生の値を表し、実線曲線に対応する正規化変位振幅は、その生の値の絶対値を表す。図４Ａ－４Ｈによって描写される、グラフ内の各変曲点は、変位ノード位置を表し、それらのグラフ内の各凹点は、変位腹位置を表す。
【0034】
シャンク２００内で作成される縦圧縮波のグラフは、以下の式を使用して、決定される。
式中、ｆｎは、共振周波数であり、ｗｎは、共振周波数から決定される角周波数であり、ｃは、プローブの音速であり、Ｌは、プローブの長さであり、ｎは、正の整数であり、ｘは、プローブの長さに沿った位置である。
【数1】
【数2】
【0035】
図４Ａ－４Ｈによって図示される本発明の一側面は、シャンク２００がシャンク２００の共振周波数の４分の１波長の奇数倍を備えている超音波エネルギーによって駆動されるとき、先端２２２は、変位腹位置と実質的に一致するようにシャンク２００の長さに沿って位置付けられているということである。図４Ａ－４Ｈによって図示される本発明の別の側面は、そのような事例において、変位腹位置と実質的に一致するように、先端２２２を位置付けることが、変位ノード位置と実質的に一致する点において近位端部２１０を超音波源に結合するように構成することを伴い得るということである。
【0036】
図４Ａ－４Ｈによって図示される本発明の別の側面は、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーの周波数が増加するにつれて、シャンク２００内のいくつかの変位腹位置が、増加するということである。例えば、図４Ａでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーがシャンク２００の共振周波数の１つの４分の１波長に対応するとき、１つの変位腹位置が、先端２２２に対応する「１．０」の正規化長において存在する。図４Ｂでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーが共振周波数の３つの４分の１波長に対応するとき、２つの変位腹位置が存在し、１つは、先端２２２に対応する「１．０」の正規化長位置における変位腹位置であり、もう１つは、おおよそ「０．３５」の正規化長位置における変位腹位置である。ある実施形態において、溝は、変位腹位置の各々に設置され得る。
【0037】
図４Ｃ－４Ｈは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーの周波数が増加し続けるにつれて、変位腹位置の数が増加し続けることを図示する。図４Ｃでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーが共振周波数の５つの４分の１波長（すなわち、１．２５波長共振）に対応するとき、３つの変位腹位置が存在する。図４Ｄでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーが共振周波数の７つの４分の１波長（すなわち、１．７５波長共振）に対応するとき、４つの変位腹位置が存在する。図４Ｅでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーが共振周波数の９つの４分の１波長（すなわち、２．２５波長共振）に対応するとき、５つの変位腹位置が存在する。図４Ｆでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーが共振周波数の１１の４分の１波長（すなわち、２．７５波長共振）と対応するとき、６つの変位腹位置が存在する。図４Ｇでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーが共振周波数の１３の４分の１波長（すなわち、３．２５波長共振）に対応するとき、７つの変位腹位置が存在する。図４Ｈでは、シャンク２００を駆動する超音波エネルギーが共振周波数の１５の４分の１波長（すなわち、３．７５波長共振）に対応するとき、８つの変位腹位置が存在する。
【0038】
図４Ａ－４Ｈによって図示される本発明の別の側面は、複数の変位腹位置および／または変位腹位置がシャンク２００に沿って存在するとき、そのような変位ノード／腹位置が、２分の１波長間隔を循環的に繰り返すということである。例えば、３つの変位腹位置が、図４Ｃでは、シャフト２３０に沿って存在する。この例では、例示的縦圧縮波の１つの波長サイクルが、「０．００」の正規化長位置とおおよそ「０．８０」の正規化長位置との間に現れる。その１つの波長サイクル内では、第１の変位腹位置が、おおよそ「０．２０」の正規化波長位置において存在し、第２の変位腹位置が、おおよそ「０．６０」の正規化波長位置において存在する。図４Ｃは、シャンク２００を駆動する共振周波数の１つの半波長に対応する距離によって分離されているように、その１つの波長サイクル内で生じる第１の変位腹位置と第２の変位腹位置とを描写する。図４Ｂおよび４Ｄ－４Ｈは、同様に、半波長の間隔で、シャフト２３０に沿って交互する変位ノード位置および／または変位腹位置を描写する。
【0039】
上で議論されるように、美容的手技中、シャンク２００によって伝搬される超音波エネルギーは、シャンク２００内で、縦振動移動を誘発する。超音波エネルギーは、変位腹位置に対応するシャンク２００の領域と媒体との間の摩擦接触を通して、シャンク２００に近接した媒体（例えば、患者の生体組織）内に局所的熱を生成する。本明細書に説明される本発明の種々の実施形態において、複数の溝は、変位腹位置と実質的に一致するように、シャンク（例えば、シャンク２００）のシャフトに沿って位置付けられ得る。シャフトの先端に近接して位置しないそのような溝は、伝搬する超音波エネルギーが近接媒体と相互作用する追加の領域を伴うシャンクを提供し、美容的手技中、局所的熱を生成する。いくつかの変位腹位置およびそのような位置の場所は、シャンクを駆動する超音波エネルギーの周波数を変動させることによって変動し得るが、近接媒体内の溝によって生成または作成されるキャビテーション量の空間的場所も、図８に関して下で議論されるように、変動させられ得る。
【0040】
図５Ａ－５Ｂは、図２のシャンク２００を介して、シミュレートされる美容的手技中、超音波エネルギーを患者に送達する超音波プローブによって取得された例示的損失場を図示する。特に、図５Ａは、シャンク２００の長さに沿って、例示的損失場を図示し、図５Ｂは、溝を含むシャンク２００の領域に近接した図５Ａの例示的損失場の拡大図を提供する。図５Ａ－５Ｂでは、伝搬する超音波エネルギーと近傍媒体との間で、最大相互作用が生じる領域（すなわち、高強度のエリア）が、伝搬する超音波エネルギーと近傍媒体との間のより低い相互作用によって特徴付けられている他の領域とともに、一点鎖線で図式的に描写される。高強度エリアは、高い相対空間熱を示し、それは、キャビテーションに比例する。損失場は、有限要素解析技法によって決定された。
【0041】
図５Ａ－５Ｂは、最大損失の２つの領域、すなわち、おおよそ３２０ミリメートル（「ｍｍ」）において集中させられた領域と、おおよそ２５０ｍｍにおいて集中させられた第２の領域とを図示する。ある実施形態において、図２を参照すると、おおよそ３２０ｍｍにおいて集中させられた領域は、別々の溝群２４１に近接した媒体の一部に対応し、おおよそ２５０ｍｍにおいて集中させられた領域は、別々の溝群２４０に近接した媒体の一部に対応する。本実施形態において、別々の溝群２４１内に含まれる溝２４３は、おおよそ３２０ｍｍにおいて集中させられ、別々の溝群２４０内に含まれる溝２４２は、おおよそ２５０ｍｍにおいて集中させられている。本実施形態において、別々の溝群２４０の中心溝２４２および別々の溝群２４１の中心溝２４３は、シャフト２３０の共振周波数の半波長の整数倍と実質的に一致する距離２５０によって分離され得る。本実施形態において、距離２５０は、別々の溝群２４０の非中心溝２４２と別々の溝群２４１の非中心溝２４３との間で測定され得る。
【0042】
図６Ａ－６Ｂは、図２のシャンク２００を介して、超音波エネルギーを患者に送達する超音波プローブをシミュレートすることによって取得された超音波エネルギー関連圧力場を図示する。特に、図６Ａは、シャンク２００の長さに沿って、シミュレートされた圧力場を図示し、図６Ｂは、溝２４２および溝２４３を含むシャンク２００の一部に近接した図６Ａのシミュレートされた圧力場の拡大図を提供する。圧力場は、有限要素解析技法によって決定された。最大圧力場は、その全長に沿って、シャフト内で発生し、圧力場における局所最大値は、一点鎖線によって示されるように、媒体内で生じる。
【0043】
図７Ａ－７Ｂは、図２のシャンク２００を介して、超音波エネルギーを患者に送達する超音波プローブをシミュレートすることによって取得されたシミュレートされたキャビテーション場を図示する。特に、図７Ａは、シャンク２００の長さに沿って、キャビテーション場を図示し、図７Ｂは、溝２４２および溝２４３を含むシャンク２００の一部に近接した図７Ａのキャビテーション場の拡大図を提供する。図７Ａ－７Ｂでは、シャンク２００を包囲する媒体内の高キャビテーション確率の領域が、一点鎖線によって示され、それぞれ、溝２４２および溝２４３の近傍において生じる。
【0044】
キャビテーション場は、以下の式を使用して、決定される。
式中、ＧＡは、無次元キャビテーション数（典型的には、２未満）であり、ｐは、組織内の計算された圧力であり、ρは、組織密度であり、ｃは、組織の音速であり、Δυは、組織の計算された粒子速度である。
【数3】
【0045】
ある実施形態において、シャンク（例えば、シャンク２００）の溝によって作成されるキャビテーション量の空間的場所は、シャンクを駆動する超音波エネルギーの周波数を変動させることによって、変更され得る。例として、図４Ａ－４Ｈに関して上で議論されるように、いくつかの変位腹位置およびそのような位置の場所は、シャンクを駆動する超音波エネルギーの周波数を変動させることによって、変動させられ得る。溝は、断面積における別々の偏差を表し、溝は、図５Ａ－５Ｂに関して上で議論されるように、伝搬する超音波エネルギーと近接媒体との間で、最大相互作用が生じる領域に対応する変位腹位置と実質的に一致するように、シャンクに沿って位置付けられ得る。したがって、シャンクを駆動する超音波エネルギーの周波数を変動させることによって、数組の溝によって作成されるキャビテーション量の空間的場所は、変更され得る。
【0046】
例えば、超音波源は、複数の溝が、シャフト２３０のシャンク２００の全長に沿って延び得る図８によって図示されるシャンクの実施形態に結合され得る。初期時間において、図８によって図示されるシャンクに結合される超音波源は、共振周波数の４分の１波長の奇数倍（例えば、図４Ｂの０．７５波長共振）に対応する超音波エネルギーを生成させ得る。初期時間において、変位腹位置と一致する、シャンクのおおよそ「０．３５」の正規化長位置に位置付けられる溝８４４は、初期時間における超音波エネルギーに応答して、「０．３５」の正規化長位置に近接した媒体内でキャビテーション量を作成し得る。
【0047】
その後の時間において、超音波源は、共振周波数の４分の１波長の異なる奇数倍（例えば、図４Ｃの１．２５波長共振）に対応する超音波エネルギーを生成させ得る。「０．３５」の正規化長位置が、もはや、第２の超音波エネルギーに応答して、変位腹位置と一致しない限りにおいて、溝８４４は、近接媒体内でキャビテーション量を作成することを停止し得る。しかしながら、変位腹位置と一致するおおよそ「０．２０」の正規化長位置に位置付けられる溝８４５は、その後の時間における超音波エネルギーに応答して、「０．２０」の正規化長位置に近接した媒体内でキャビテーション量を作成し得る。別の変位腹位置と一致するおおよそ「０．６０」の正規化長位置に位置付けられる溝８４６も、その後の時間における超音波エネルギーに応答して、「０．６０」の正規化長位置に近接した媒体内でキャビテーション量を作成し得る。
【0048】
図９および１０を参照すると、シャンク２００の先端２２２は、シャンク２００内に配置された管腔３４５のための退出口を提供するように構成されたポート３４７を含み得る。ポート３４７は、例えば、先端２２２の丸みを帯びた側面上に位置し得るか（図９）、または先端２２２の端部に位置し得る（図１０）。ある実施形態において、管腔３４５は、外部吸引源に結合されるように構成されている。ある実施形態において、外部吸引源は、それに、ポート３４７を介して、媒体（例えば、美容的手技中の患者の生体組織）に吸引を印加させるように動作させられ得る。
【0049】
本明細書に使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのみにあり、本発明の実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書内で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明白に別様に示さない限り、複数形も同様に含むように意図されている。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（～を備えている）」および／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を備えている）」は、本明細書内に使用されるとき、記述された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはその群の存在または追加を除外しないことをさらに理解されたい。さらに、用語「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（～を含む）」、「ｈａｖｉｎｇ（～を有する）」、「ｈａｓ（～を有する）」、「ｗｉｔｈ（～を伴う）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ ｏｆ（～から成る）」、またはその異綴語が、詳細な説明または請求項のいずれかにおいて使用される限りにおいて、そのような用語は、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を備えている）」に類似する様式で、包括的であるように意図されている。
【0050】
「ａｂｏｕｔ（約）」、「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（おおよそ）」、および「ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ（実質的に）」等の近似を表す言葉によって修飾される用語への本明細書内の言及は、規定される精密な値に限定されるべきではない。近似を表す言葉は、値を測定するために使用される器具の精密性に対応し得、別様に器具の精密性に依存しない限り、記述された値の＋／－１０％を示し得る。
【0051】
本発明の全てが、種々の実施形態の説明によって図示され、これらの実施形態は、かなり詳細に説明されてきたが、添付の請求項の範囲をそのような詳細に制限する、またはいかようにも限定することは、出願人の意図するところではない。追加の利点および修正は、当業者にとって、容易に想起されるであろう。そのより広範な側面における本発明は、したがって、具体的な詳細、代表的な装置および方法、ならびに示され、説明される例示的実施例に限定されない。故に、出願人の一般的発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細から、展開がなされ得る。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4-1】
【図4-2】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】