JP2002306500A

JP2002306500A - 骨切削装置

Info

Publication number: JP2002306500A
Application number: JP2001119983A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Mitsuishi; 衛光石; Shinichi Warisawa; 伸一割澤; Hironao Kono; 宏尚河野
Original assignee: Nakashima Propeller Co Ltd; Mitsuishi Mamoru; Koatec KK
Current assignee: Nakashima Propeller Co Ltd; Mitsuishi Mamoru; Koatec KK
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-22
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: JP4440491B2

Abstract

(57)【要約】【課題】術者の能力や技量によるばらつきを排除し、
切削具の(a)アライメント、(b)切削経路の正確さ、そし
て(c)姿勢安定性を確保する骨切削装置を提供する。【解決手段】基台10に対して片持ち支持したロボット
アームにエンドミル４を装着した骨切削装置１であっ
て、ロボットアームは基台10に立設した位置決アーム部
13とこの位置決アーム部13に接続した切削アーム部２と
から構成し、エンドミル４は切削アーム部２に装着して
なり、位置決アーム部13は基台10に対して切削アーム部
２を上下動、前後動又は左右動し、切削アーム部２は位
置決アーム部13に対してエンドミル４を平行動、縦揺
動、横揺動又は偏揺動する骨切削装置１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、骨を所定形状に整
形するための骨切削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、膝関節の破損に応じ、人工関節
の取付のためには脛骨端を人工関節の取付部に対して転
写構造に整形する必要がある。この骨の整形には、一般
的な鋸やワイヤーソー等の切削具が用いられるが、当然
そのままでは適当な切削が望めないので、切削具の案内
具が多数用いられている。こうした案内具には、特開平
05-277130号「回転および角度調整可能な脛骨切削ガイ
ドおよびその使用方法」や特開平11-113940号「膝関節
の切除補助具」を例示できる。また、切削具と案内具と
が一体になった骨切削装置も提案されている。この骨切
削装置には、特表平08-502681号「整形外科用切削装置
および人工補具」や特表平10-507107号「大腿骨部及び
頸骨部の切除方法、及び装置」を例示できる。

【０００３】特開平05-277130号は、脛骨管の縦軸に沿
って画定される軸方向開口を含む案内ブロックからなる
切削ガイド(案内具)を提案している。この案内ブロック
は、大腿骨に関して切除された脛骨の面の適切な内反-
外反配向および前-後傾斜を保障するため、脛骨の縦軸
に関して適度の回転整列の脛骨試行ベースを定置させる
整列孔を含む脛骨試行ベースヘ装着する。具体的には、
脛骨のくさび状切除をする切削工具を案内する一対のブ
レード・スロットを用いており、このブレード・スロッ
トは脛骨の縦軸に垂直な外-内軸に関してブレード・ス
ロットの角度整列を選択的に調整するためにピボット装
着する。

【０００４】特開平11-113940号は、大腿骨顆部の穿孔
に挿入するアライメントバー、アライメントバーを支持
して大腿骨顆部前後の切除面を決定するガイド本体、ガ
イド本体に形成した鋸身又は切除補助鋼線(切削具)を案
内する案内用スリット、及びガイド本体に支持されて大
腿骨骨幹部遠位端の骨前面と当接させるデプスゲージか
らなる膝関節の切除補助具(案内具)である。具体的に
は、アライメントバーは支持部材を介してガイド本体に
支持する。この支持部材は、アライメントバーを横切る
平面上を移動できるようにガイド本体に支持している。
また、前記デプスゲージの当接面は大腿骨の内外側面方
向に平坦状に延びており、大腿骨遠位端の骨表面と実質
的に線接触して前記ガイド本体の回旋を大腿骨前面の方
向とほぼ平行に保つように構成している。

【０００５】特表平08-502681号は、円筒形状開口のカ
ッティングボディを備え、前記開口の各々が互に鋭角を
形成する中央長軸を有する外科装置(骨切削装置)であ
る。具体的には、切削中、環状ブッシングを前記開口の
選択した１つに入れ、このブッシングの円筒状中央開口
に骨切削リーマを装着し、ブッシングの上部に接して切
削深さを規定するように用いる。外科医は、前記ブッシ
ング及びリーマを選択した開口の１つに順次設置し、２
つの重なり合った円形の切削を形成する。この切削によ
って単関節丘人工補具を受入れる細長い楕円形の凸面を
得る。

【０００６】特表平10-507107号は、位置付け装置及び
パターン装置からなる大腿骨及び頸骨切除装置(骨切削
装置)である。位置付け装置は、大腿骨へ取り付ける位
置付けブロック、大腿骨に延びる骨髄内ロッドを有する
整列ブロック、及びパターン装置を位置付け装置に取り
付けるための回転調整装置からなる。パターン装置は、
プレートによって記述される切断経路を有する中外側に
位置付けられた個別、または対のプレートを有する。頸
骨切除装置は、足首締め金、整列ロッド、固定ヘッド、
中に切断ガイド・スロットを有する切断ガイド締め金、
及びミリング・ビットを有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】術者の能力や技量に左
右されない観点から、切削具を機械的に移動させること
ができる骨切削装置が好ましい。ここで、切削具を機械
的に移動させるためには、切削対象の骨に対する(a)ア
ライメント(位置決めや姿勢決定)及び(b)切削経路(アラ
イメントに従う切削具の移動)の正確さが重要となる。
案内具は、こうした(a)アライメント及び(b)切削経路の
決定に際し、術者の能力や技量のばらつきを排除する作
用、効果を有している。自動化にあたっても機械的に移
動する切削具の(a)アライメント及び(b)切削経路の正確
さを確保する必要があり、専用の案内具、又は案内具と
同等の作用、効果を導く機構が必要となる。

【０００８】切削具を機械的に移動させる装置としては
機械加工用切削装置があり、これは数値制御可能なロボ
ットアームに切削具を装着している。前記数値制御は、
上記(a)アライメント及び(b)切削経路の正確さを確保す
る案内具同等の作用、効果を導く機構である。しかし、
切削対象である工作物(ワーク)を任意の姿勢で固定で
き、またロボットアームに装着した切削具の(c)姿勢安
定性を図りやすい機械加工用切削装置をそのまま骨切削
装置として利用できない。切削対象の骨は人体が有して
おり、人体を任意の姿勢で固定できないため、相対的に
ロボットアームの自由度が多く要求される。しかし、手
術室内の装置配置又は術者の位置との関係からロボット
アームは片持ち支持になりやすく、切削具の(c)姿勢安
定性が損なわれる(切削中に切削具の姿勢が変化する)か
らである。

【０００９】そこで、術者の能力や技量によるばらつき
を排除した骨の整形を実現するため、ロボットアームを
用いた切削具の移動を目標として、骨切削装置に適した
ロボットアームの構成を検討した。特に、切削対象が固
定しにくい人体の骨であり、ロボットアームが片持ち支
持になることを前提としながら、切削具の(a)アライメ
ント、(b)切削経路の正確さ、そして(c)姿勢安定性を確
保することを課題とした。

【００１０】

【課題を解決するための手段】検討の結果開発したもの
が、基台に対して片持ち支持したロボットアームに切削
具を装着した骨切削装置であって、ロボットアームは基
台に立設した位置決アーム部とこの位置決アーム部に接
続した切削アーム部とから構成し、切削具は切削アーム
部に装着してなり、位置決アーム部は基台に対して切削
アーム部を上下動、前後動又は左右動し、切削アーム部
は位置決アーム部に対して切削具を平行動(前後動又は
左右動)、縦揺動、横揺動又は偏揺動する骨切削装置で
ある。各部の運動は、電動モータからの回転動力を大き
な減速比で伝達するギア駆動が好ましく、低速でも回転
精度及び制御が容易な駆動系が好ましい。切削具は自由
であるが、ロボットアームが片持ち支持であり、骨の切
削に際して穿孔を実施することもあることから、例えば
一方向に延びるエンドミル等が適している。

【００１１】本発明の骨切削装置は、基本的な切削位置
(特に高さ)を決める位置決アーム部と、前記切削位置に
おける切削具の姿勢を決める切削アーム部との組合せで
ロボットアームを構成する。このとき、切削具の姿勢の
自由度を高めた切削のため、切削アーム部は位置決アー
ム部に対して切削具を、前後動及び左右動のみならず、
縦揺動(ピッチング、前後方向垂直面内の傾き)、横揺動
(ローリング、横方向垂直面内の傾き)又は偏揺動(ヨー
イング、水平面内回転方向の傾き)を選択的に又は組み
合わせて実施できるようにした。

【００１２】切削対象である骨は個体差による大きな形
状又は大きさの違いはないため、切削具の移動量ではな
くて切削具の姿勢の多様化を図り、実用性を高めた。こ
のとき、装置としてのロボットアームは位置決アーム部
及び切削アーム部だけであるので、片持ち支持でも切削
具のブレを押さえ、安定した姿勢保持を図ることができ
る。切削具を上記エンドミルとした場合、このエンドミ
ルを縦揺動及び偏揺動する揺動中心はエンドミル先端付
近に、横揺動する揺動中心はエンドミルと平行な軸線内
に定めると好ましい。

【００１３】位置決アーム部は、垂直アームと水平アー
ムとからなり、垂直アームは基台に立設し、水平アーム
は垂直アームで支持してこの垂直アームに対して上下
動、前後動又は左右動する構成がよい。基台は手術室内
を移動自在であることが望ましいが、基台のみの移動で
装置としての正確な位置決めは困難であるので、位置決
めアーム部による上下動、前後動又は左右動によって装
置としての正確な位置決めを実現する。後述するよう
に、切削アーム部は、切削具の前後動、左右動、縦揺
動、横揺動及び偏揺動を実現するために複数の部材から
構成するが、位置決アーム部はこれら複数の部材を一体
に取扱い、基本的な位置決めをするので、切削具の姿勢
安定のための剛性確保が容易になっている。

【００１４】切削アーム部は、縦揺動、横揺動及び偏揺
動のうち２種類の揺動を担う各揺角アームからなる切削
面設定アーム群、平行動を担う平行アームと前記揺動の
残る１種類を担う揺角アームとからなる切削作業アーム
群に分かれ、切削面設定アーム群が位置決アーム部に対
して切削作業アーム群を一体に支持してなり、この切削
面設定アーム群が決定した切削面内で切削作業アーム群
が切削具を２次元運動させる構成がよい。具体的には、
切削面設定アーム群は、縦揺角アーム及び横揺角アーム
から、切削作業アーム群は平行アーム、偏揺角アーム及
び切削具装着部からそれぞれなり、縦揺角アームは位置
決アーム部で支持してこの縦揺角アームに対して横揺角
アーム及び切削作業アーム群を一体に縦揺動し、横揺角
アームは縦揺角アームで支持してこの横揺角アームに対
して切削作業アーム群を横揺動し、平行アームは横揺角
アームで支持してこの平行アームに対して偏揺角アーム
及び切削具装着部を一体に平行動し、偏揺角アームは平
行アームで支持してこの偏揺角アームに対して切削具装
着部を偏揺動し、切削具は切削具装着部へ着脱自在に装
着する構成がよい。

【００１５】ここで、縦揺角アームは、横揺角アームに
対して内面縦湾曲軌道を有し、この内面縦湾曲軌道に従
って横揺角アームが移動することで縦揺角アームに対し
て横揺角アーム及び切削作業アーム群を一体に縦揺動す
る。これにより、縦揺角アームは、内面縦湾曲軌道に従
う湾曲外形にすると、構造要素としての剛性を高めるこ
とができる。より好ましくは、縦揺角アームは更に位置
決アーム部に対して外面縦湾曲軌道を有し、この外面縦
湾曲軌道に従って縦揺角アームが移動することで位置決
アーム部に対して切削面設定アーム群及び切削作業アー
ム群を一体に縦揺動するとよい。すなわち、縦揺角アー
ム内外面にそれぞれ縦湾曲軌道を構成することで、縦湾
曲軌道のおよそ２倍の範囲で横揺角アーム以下の切削作
業アーム群、すなわち切削具の姿勢変化を図ることがで
きる。縦湾曲軌道が略90度の範囲で、エンドミル先端付
近に揺動中心を設定すれば、切削具は略180度の範囲で
縦揺動の姿勢変化を図り、切削対象の骨を上下に包み込
むことができる。

【００１６】同様に、偏揺角アームは、切削装着部に対
して下面偏湾曲軌道を有し、この下面偏湾曲軌道に従っ
て切削具装着部が移動することで偏揺角アームに対して
切削具装着部を偏揺動する構成とする。また、偏揺角ア
ームは、平行アームに対して上面偏湾曲軌道を有し、こ
の上面偏湾曲軌道に従って偏揺角アームが移動すること
で平行アームに対して偏揺角アーム及び切削具装着部を
一体に偏揺動する構成がよい。偏揺角アーム上下面にそ
れぞれ偏湾曲軌道を構成することで、偏湾曲軌道のおよ
そ２倍の範囲で切削具装着部、すなわち切削具の姿勢変
化を図ることができる。偏湾曲軌道が略90度の範囲で、
エンドミル先端付近に揺動中心を設定すれば、切削具は
略180度の範囲で偏揺動の姿勢変化を図り、切削対象の
骨を左右に包み込むことができる。

【００１７】ここで、平行アームが担う偏揺角アーム及
び切削具装着部一体の平行動は、前後動及び左右動に分
割できる。この場合、平行アームを前後アーム及び左右
アームに分けて構成すると、具体化しやすい。すなわ
ち、平行アームは前後アーム及び左右アームからなり、
前後アームは横揺角アームで支持してこの前後アームに
対して左右アーム、偏揺角アーム及び切削具装着部を一
体に前後動し、左右アームは前後アームで支持してこの
左右アームに対して偏揺角アーム及び切削具装着部を一
体に左右動し、偏揺角アームは左右アームで支持してこ
の偏揺角アームに対して切削具装着部を偏揺動する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について図
を参照しながら説明する。図１は本発明の骨切削装置１
の使用状態を表す側面図、図２は切削アーム部２におけ
る縦揺角アーム３によるエンドミル(切削具)４の縦揺動
を示す部分拡大側面図、図３は切削アーム部２における
横揺角アーム５によるエンドミル４の横揺動を示す部分
拡大正面図である。

【００１９】本発明の骨切削装置１は、図１に見られる
ように、制御装置(コントローラ)６及び脚拘束装置(脚
把持ロボット)７と共に、人工膝関節置換術を支援する
ロボティック・サージェリ・システムを構成する。骨切
削装置１及び脚拘束装置７は制御装置６に接続してお
り、制御装置６からの命令に従って作動し、術者を補助
する。制御装置６は、手術前に撮影したCTスキャンデー
タやレントゲンイメージデータを基に、骨切削装置１の
エンドミル４による切削経路を決定する。より詳しく
は、手術中の脚拘束装置７による脚８の拘束位置情報を
もとに、脛骨、大腿骨の現在位置を制御装置６が認識
し、各手術過程における適切な切削面を得るためのエン
ドミル４の位置及び姿勢を骨切削装置１に命令する。骨
切削装置１では、制御装置６からの命令に基づき、エン
ドミル４の可動範囲を切削面内に拘束して、術者による
位置ずれや逸脱を防止し、正確な骨の整形を実現する。

【００２０】本例の骨切削装置１は、ストッパ付キャス
タ９により、手術室内を移動自在、位置固定自在な基台
10に立設した垂直アーム11に水平アーム12を取り付けて
位置決アーム部13を構成している。水平アーム12が垂直
アーム11に対して上下動及び前後動(図１中左右)するこ
とで、エンドミル４の基本的な切削位置を決定する。患
者は手術台上に膝を立てて仰向けに寝ており、脚８を脚
拘束装置７で位置固定している。骨切削装置１は、切削
対象となる骨を有する脚８に向けて基台10を動かして移
動し、位置固定を図った後、上述の通り、脚拘束装置７
からの脚８の拘束位置情報をもとに、制御装置６により
自動的に水平アーム12が上昇、前進してエンドミル４を
切削位置へと導くことになる。

【００２１】切削アーム部２は、水平アーム12前端に取
り付けている。この切削アーム部２は、図２及び図３に
見られるように、縦揺角アーム３及び横揺角アーム５か
らなる切削面決定アーム群と、平行アーム14、偏揺角ア
ーム15、そして切削具装着部16からなる切削作業アーム
群とから構成している。縦揺角アーム３は、エンドミル
４先端付近を揺動中心とするように(エンドミル４を囲
むように)略90度範囲の内外面縦湾曲軌道17,18を設けて
あり、縦揺角アーム３自体が水平アーム12前端に対して
上下に縦揺動するほか、この縦揺角アーム３に対して取
り付ける横揺角アーム５を上下に縦揺動できる。これに
より、本例の切削アーム部２は、エンドミル４先端付近
を揺動中心として、上下約180度の範囲でエンドミル４
を縦揺動できる(図２では上90度、下45度で図示)。エン
ドミル４先端は、平行アーム14に従って前後動するた
め、必ずしも縦揺中心と一致しない。

【００２２】横揺角アーム５は、縦揺角アーム３の内面
縦湾曲軌道17から突出する短尺アームで、上述通り、内
面縦湾曲軌道17に沿って移動し、縦揺角アーム３の延在
範囲でエンドミル４の縦揺動を可能にしている。加え
て、横揺角アーム５に取り付けた平行アーム14を時計回
り又は反時計回りに回動させ、エンドミル４を横揺動さ
せる。図３では、エンドミル４と横揺動の揺動中心とを
一致させているので、外観上エンドミル４は横揺動せ
ず、エンドミル４が従う平行アーム14及び偏揺角アーム
15のみが横揺動しているように見えるが、切削具装着部
16が平行アーム14や偏揺角アーム15による移動に従うの
で、エンドミル４が横揺動している。

【００２３】平行アーム14は、前後アーム19及び左右ア
ーム20を組み合わせて前後及び左右の平行動を実現する
平面視略Ｔ字状(後継図５〜図７参照)で、前後アーム19
を横揺角アーム５に対して前後動する。この前後アーム
19による前後動は、切削作業アーム群としてのエンドミ
ル４の動きを担う(後継図７参照)。このほか、エンドミ
ル４の前後位置は予め位置決アーム部13の水平アーム12
により決定している(図１参照)が、前後アーム19は、エ
ンドミル４の精度の高い前後動を実現する。また、左右
アーム20は、偏揺角アーム15が沿って移動する横直線軌
道21を構成している。この左右アーム20に沿って偏揺角
アーム15以下を移動することにより、切削作業における
エンドミル４の左右動を実現している。

【００２４】偏揺角アーム15は、切削具装着部16に対し
て、エンドミル４先端付近を揺動中心とするように(エ
ンドミル４を囲むように)略90度範囲の偏湾曲軌道22を
有し、切削具装着部16を前記偏湾曲軌道22に沿って移動
させることにより、エンドミル４の偏揺動を実現する。
切削具装着部16は、エンドミル４の着脱をするチャック
23と、エンドミル４の回転を担うモータを内蔵した駆動
部24とからなり、従来公知の同種装着部と基本的には同
構成である。こうして、制御装置６からの命令を受け
て、まず切削面決定アーム群である縦揺角アーム３及び
横揺角アーム５を動かして切削面を決定し、次いで平行
アーム14、偏揺角アーム15及び切削具装着部16を動かす
ことで切削面内に拘束したエンドミル４の切削作業を実
現している。

【００２５】図４、図８〜図12は脛骨25を整形して人工
関節26を装着する手術の流れを説明する側面図で、図４
は上面27の切削、図８は斜め上面28の切削、図９は正面
29の切削、図10は正面への穿孔、図11は斜め下面30の切
削であり、そして図12は下面31の切削をそれぞれ表して
いる。また、図５〜図７は同一切削面内で切削作業アー
ム群によるエンドミル４の変位態様を表した平面図で、
図５は偏揺角アーム15が平行アーム14の左右アーム20に
対して左右動して略方形状切削域をもたらす場合、図６
は切削具装着部16が偏揺角アーム15の偏湾曲軌道22に沿
って偏揺動して略扇状切削域をもたらす場合であり、そ
して図７は平行アーム14が横揺角アーム５に対して前後
動して略線状切削域をもたらす場合をそれぞれ示してい
る。

【００２６】まず、切削位置及び姿勢を決定した骨切削
装置１は、図４に見られるように、切削位置及び姿勢に
より定まる切削面(上面)27内に拘束されながら、術者又
は制御装置６が切削作業アーム群＝平行アーム14、偏揺
角アーム15及び切削具装着部16を動かしてエンドミル４
を変位させながら切削対象の骨25を削る。このとき、切
削面27内でのエンドミル４の変位態様を、切削対象の骨
25の状態やその他の人体組織との関係で選択できる。例
えば、切削対象の骨25の回りに何ら障害がない場合に
は、短時間に切削できるように、図５に見られるように
切削作業アーム群のうち、平行アーム14の左右アーム20
に対して偏揺角アーム15以下を一体に動かし、エンドミ
ル４を左右動させる。このときの切削域は、エンドミル
４の切削寄与部位×左右動範囲の略方形状(図５中ハッ
チング部位)となり、広い。

【００２７】しかし、場合によっては他の人体組織が邪
魔となり、エンドミル４を大きく変位できないこともあ
る。この場合、例えば図６に見られるように、エンドミ
ル４は先端付近を中心に、切削具装着部16を偏揺角アー
ム15に対して偏揺動させ、略扇状切削域(＝エンドミル
の切削寄与部位×偏揺角、図６中ハッチング部位)とす
る。更には、図７に見られるように、横揺角アーム５に
対して平行アーム14の前後アーム19以下を一体に前後動
させ、エンドミル４を軸方向に変位させて略線状切削域
(＝エンドミルの幅×前後動距離、図７中ハッチング部
位)とするとよい。ここで、平行アーム14と切削具装着
部16との間に介在する偏揺角アーム15は、偏湾曲軌道22
に従う平面視円弧外形であるために剛性が高く、こうし
たエンドミル４の変位によっても姿勢が崩れない利点が
あり、予め設定した切削面27に基づき正しく骨の整形が
できる。

【００２８】上記エンドミル４の変位態様は、縦揺角ア
ーム３及び横揺角アーム５の運動の組合せにより、各切
削面それぞれにおいて術者の任意又は制御装置６で選択
できる。こうして、術者又は制御装置６は、骨25の状態
やその他の人体組織との関係から、まず切削面決定アー
ム群を用いて適宜エンドミル４の切削面(＝変位態様)を
選択し、次いで切削作業アーム群によりエンドミル４の
変位量を加減しながら、各切削面での骨の整形を進めて
いく。術者又は制御装置６が上面27の切削を終えると、
図８に見られるように、水平アーム12に対して切削面決
定アーム群の縦揺角アーム３が下がり、併せて縦揺角ア
ーム３に対して横揺角アーム５を下げて、エンドミル４
を上向き姿勢にして斜め上面(切削面)28を設定し、次の
切削作業に移る。

【００２９】本例で示した脛骨25の切削では、各切削面
27〜31は側面視(図４、図８〜図12中左右方向)で傾斜角
(縦揺角)が異なるものの、いずれも同一垂直面に対して
直交する平面である。すなわち、エンドミル４の縦揺角
を順次変化させながら、基本的には偏揺角及び横揺角を
変えることなく各切削面27〜31を設定できる。実際に
は、骨25の状態やその他の人体組織との関係から、同一
切削面の設定であっても、上述のような切削時の変位態
様の選択もあり、エンドミル４の切削姿勢が一様である
とは限らない。また、正面(切削面)29には、例えば図９
に見られるようにエンドミル４を上方から導く場合と、
下方から導く場合とが考えられる。

【００３０】本例のようにエンドミル４を用いた場合、
図10に見られるように、人工関節26の取付のための孔32
も、切削を終えた正面29からエンドミル４を差込むよう
にして穿孔できる。この穿孔作業は、斜め下面30(図11)
や下面31(図12)の切削後に実施してもよいし、例えば正
面29の切削に先行して実施してもよい。また、本例では
各面の切削を順番に示したが、必ずしも順番に実施する
必要はない。こうした切削順序や穿孔作業の順番は、予
め制御装置６(図１参照)で設定しておくことができる。
手術における切削作業終了後、骨切削装置１は基台10の
位置固定を解除して手術台から待避すれば、続く手術の
作業の邪魔にならない。骨切削装置１は、必要に応じて
設置及び待避できることが望ましい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の骨切削装置は、片持ち支持のロ
ボットアームを用いながら、切削具の(a)アライメン
ト、(b)切削経路の正確さ、そして(c)姿勢安定性を確保
でき、術者の能力や技量によるばらつきを排除した精度
の高い骨の整形を実現する。こうした骨の整形は、特に
人工関節の取付では重要となる。なぜなら、骨の整形の
程度が、術後の回復時間又は回復程度の良否を左右する
からである。これから、本発明は人工関節置換後の早期
回復又は良好な回復に必要な骨の整形を可能にする効果
をもたらす。

【００３２】また、人工関節は、取付後における膝左右
の靭帯のテンションのバランスも術後の回復時間又は回
復程度の良否を左右する。例えば、変形関節症では靭帯
の状態が患者毎に異なるため、同様な骨の整形手術でも
患者毎に適した骨の整形が必要となる。本発明の骨切削
装置は、切削アーム部において、縦揺動、横揺動及び偏
揺動を用いた細かな切削姿勢の調整が可能であるため、
患者毎に適した骨の整形を、容易かつ正確に実現する。
このように、本発明の骨切削装置は、骨の整形を単に自
動化するだけでなく、患者毎に異なる骨の整形を容易に
する効果を有する。

【００３３】このほか、本発明の骨切削装置は、例示か
らも明らかなように、切削具の姿勢自由度が高く、手術
中に患者の脚の姿勢変更が要求された従来に比べて、前
記要求が低減又は不要になる利点がある。すなわち、一
度患者の脚の姿勢を決めれば前記姿勢を変えることな
く、大腿骨及び脛骨を続けて切削することができ、手術
の時間短縮を図ることができる。各切削作業を容易にす
る、正確にする効果は、各切削作業における時間短縮を
ももたらすので、前記効果と合わせて、従来よりも大幅
に時間短縮を図って手術ができるようになる効果が得ら
れる。これは、患者の負担を低減することにもなり、好
ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の骨切削装置の使用状態を表す側面図で
ある。

【図２】縦揺角アームによるエンドミルの縦揺動を示す
部分拡大側面図である。

【図３】横揺角アームによるエンドミルの偏揺動を示す
部分拡大正面図である。

【図４】脛骨の関節上面の切削を説明する側面図であ
る。

【図５】略方形状切削域をもたらすエンドミルの変位態
様を表した平面図である。

【図６】略扇状切削域をもたらすエンドミルの変位態様
を表した平面図である。

【図７】略線状切削域をもたらすエンドミルの変位態様
を表した平面図である。

【図８】脛骨の関節斜め上面の切削を説明する側面図で
ある。

【図９】脛骨の関節正面の切削を説明する側面図であ
る。

【図10】脛骨の関節正面への穿孔を説明する側面図であ
る。

【図11】脛骨の関節斜め下面の切削を説明する側面図で
ある。

【図12】脛骨の関節下面の切削を説明する側面図であ
る。

【符号の説明】

１骨切削装置２切削アーム部３縦揺角アーム４エンドミル(切削具) ５横揺角アーム 10 基台 11 垂直アーム 12 水平アーム 13 位置決アーム部 14 平行アーム 15 偏揺角アーム 16 切削具装着部 17 内面縦湾曲軌道 18 外面縦湾曲軌道 19 前後アーム 20 左右アーム 21 横直線軌道 22 偏湾曲軌道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593118128 コアテック株式会社岡山県総社市赤浜500番地 (72)発明者光石衛東京都江東区大島１−２−２−905 (72)発明者割澤伸一東京都品川区中延３−３−５グリーンハウスＤ棟 (72)発明者河野宏尚東京都世田谷区桜１−59−７−201 Ｆターム(参考） 4C060 LL04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台に対して片持ち支持したロボットア
ームに切削具を装着した骨切削装置であって、ロボット
アームは基台に立設した位置決アーム部と該位置決アー
ム部に接続した切削アーム部とから構成し、切削具は切
削アーム部に装着してなり、位置決アーム部は基台に対
して切削アーム部を上下動、前後動又は左右動し、切削
アーム部は位置決アーム部に対して切削具を平行動、縦
揺動、横揺動又は偏揺動する骨切削装置。
【請求項２】位置決アーム部は垂直アームと水平アー
ムとからなり、垂直アームは基台に立設し、水平アーム
は垂直アームで支持して該垂直アームに対して上下動、
前後動又は左右動する請求項１記載の骨切削装置。
【請求項３】切削アーム部は縦揺動、横揺動及び偏揺
動のうち２種類の揺動を担う各揺角アームからなる切削
面設定アーム群、平行動を担う平行アームと前記揺動の
残る１種類を担う揺角アームとからなる切削作業アーム
群に分かれ、切削面設定アーム群が位置決アーム部に対
して切削作業アーム群を一体に支持してなり、該切削面
設定アーム群が決定した切削面内で切削作業アーム群が
切削具を２次元運動させる請求項１記載の骨切削装置。
【請求項４】切削面設定アーム群は縦揺角アーム及び
横揺角アームから、切削作業アーム群は平行アーム、偏
揺角アーム及び切削具装着部からそれぞれなり、縦揺角
アームは位置決アーム部で支持して該縦揺角アームに対
して横揺角アーム及び切削作業アーム群を一体に縦揺動
し、横揺角アームは縦揺角アームで支持して該横揺角ア
ームに対して切削作業アーム群を横揺動し、平行アーム
は横揺角アームで支持して該平行アームに対して偏揺角
アーム及び切削具装着部を一体に平行動し、偏揺角アー
ムは平行アームで支持して該偏揺角アームに対して切削
具装着部を偏揺動し、切削具は切削具装着部へ着脱自在
に装着する請求項３記載の骨切削装置。
【請求項５】縦揺角アームは横揺角アームに対して縦
湾曲軌道を有し、該縦湾曲軌道に従って横揺角アームが
移動することで縦揺角アームに対して横揺角アーム及び
切削作業アーム群を一体に縦揺動する請求項４記載の骨
切削装置。
【請求項６】縦揺角アームは位置決アーム部に対して
縦湾曲軌道を有し、該縦湾曲軌道に従って縦揺角アーム
が移動することで位置決アーム部に対して切削面設定ア
ーム群及び切削作業アーム群を一体に縦揺動する請求項
４記載の骨切削装置。
【請求項７】偏揺角アームは切削装着部に対して偏湾
曲軌道を有し、該偏湾曲軌道に従って切削具装着部が移
動することで偏揺角アームに対して切削具装着部を偏揺
動する請求項４記載の骨切削装置。
【請求項８】偏揺角アームは平行アームに対して偏湾
曲軌道を有し、該偏湾曲軌道に従って偏揺角アームが移
動することで平行アームに対して偏揺角アーム及び切削
具装着部を一体に偏揺動する請求項４記載の骨切削装
置。
【請求項９】平行アームは前後アーム及び左右アーム
からなり、前後アームは横揺角アームで支持して該前後
アームに対して左右アーム、偏揺角アーム及び切削具装
着部を一体に前後動し、左右アームは前後アームで支持
して該左右アームに対して偏揺角アーム及び切削具装着
部を一体に左右動し、偏揺角アームは左右アームで支持
して該偏揺角アームに対して切削具装着部を偏揺動する
請求項４記載の骨切削装置。