JP2005500103A - 注入用骨セメント混合／送出装置および方法 - Google Patents

Abstract

粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成しかつ該骨セメントを送出する骨セメント混合／送出組立体（３０）を開示する。この骨セメント混合／送出組立体（３０）は、遠位端（３４）および近位端（３６）を備え、かつ、この遠位端（３４）と近位端（３６）との間に混合チャンバ（４０）を形成するカートリッジを有する。遠位端には、キャップ（５２）と、ピストン（６４）を支持するステムと、プランジャとを備えた搬送機構が連結される。搬送機構は、ピストンおよびプランジャを一体として前進させる第一前進機構（６８）と、ピストンとは独立してプランジャを移動させる第二前進機構（７０）とを有する。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、骨セメント送出（delivery：送出、配給）組立体に関し、より詳しくは、粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成しかつ該骨セメントを送出するのに適した骨セメント送出組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの外科手術、特に整形外科手術では、骨または関節構造にプロテーゼを取付けて、骨／関節構造の強度、剛性および運動を向上させるのが一般的プラクティスである。このようなプロテーゼ装置は広く使用されており、股関節および膝関節は、プロテーゼ装置が、一般的な脚運動から引起こされる痛みを緩和させまたは無くすべく使用される領域の最も一般的な例である。
【０００３】
これらの外科手術の一部として、粉末重合体と液体単量体との混合により形成されるセメントを用いて、プロテーゼを骨または関節に固定することが一般的なプラクティスとなっている。完全に混合されたセメントの所要コンシステンシーを達成するには、２つの成分が完全に一体的に配合されなくてはならない。完全に混合されたセメントは、次に、プロテーゼを所望領域に配置しかつ所望部位に固定するための別々の分配(dispensing：分配、小出し)装置内に装填される。
【０００４】
骨セメントの他の用途として、極端な外傷から生じる骨折または粉砕骨の補修すなわち修復がある。骨セメントは、美容外科または歯科外科でも使用される。更に、骨セメントは薬剤送出システムまたは薬剤リリースシステムとしても使用される。このため、骨セメントは、抗生物質または他の所望薬剤と混合されて、薬剤が手術部位に溶出しかつ手術部位に直接送出されるように特定手術部位に適用される。また、幾つかの骨セメントは、時間をかけて骨に吸収されるように設計されている。
【０００５】
セメントは、かなり迅速な硬化材料である必要性から、無菌手術室内での手術中に外科助手によりほぼ汎用的に作られる。在来の骨セメントは、必要に応じて成分を重合化することにより作られる一般的な重合体材料である。骨セメントは、メチルメタクリレートおよびポリメチルメタクリレートまたはメチルメタクリレートスチレンのように、液体単量体と粉末共重合体とを共重合することにより作られる。所望特性をもつ骨セメントを作るには、均質な反応製品が得られるように、配合物が均一かつ完全に混合されなくてはならない。
【０００６】
混合およびその後の化学反応中に、種々の蒸気が発生する。このような蒸気の有害性および毒性のため、特に大量生産時に長時間に亘って該蒸気に露出されることは非常に好ましくない。均一な反応製品を確保しかつ揮発性反応体の濃度を最小にするには混合を長時間に亘って行なう必要があるので、有害蒸気への露出は大きくなってしまう。また、セメントの構成成分の混合中に、セメント中に気泡が形成される。
【０００７】
極めて頻繁に行なわれていることであるが、セメントを形成する２つの成分は混合容器内で混合され、ひとたび完全に混合されたならば、セメントは手作業で混合容器から分配装置の分配部材へと運ばれる。一般に、完全に混合されたセメントを患者の所望位置に分配するのに、コーキング・ガンと同様な器具が使用されている。これらの器具は、セメントを分配部材内に残留させてしまうピストンを有している。
【０００８】
他の幾つかの従来技術のシステムでは、セメントは１つの容器内で混合され、該容器は次に、混合されたセメントを分配装置に使用する保持チューブに添加することを可能にする供給システムに直接連結される。しかしながら、分配システムは分離されており、混合されたセメントを周囲の人に露出する。また、空気がセメント中に導入されることを防止しまたはセメントの滴下、こぼれまたは汚染を防止するには、混合されたセメントを分配機に搬送するときに注意を払わなくてはならない。
【０００９】
従来技術による他のシステムは、セメント構成要素を結合させる閉シリンダ内で混合を作動させるハンドルを使用している。骨セメントの混合時には、ハンドルを取外さなくてはならない。これらの慣用システムには、壊れ易くかつ壊れたときには骨セメントを汚染する虞れのある破片を生じるハンドルが使用されている。
【００１０】
このような装置の一例が、文献１（下記特許文献１参照）に開示されており、この文献１には、混合シリンダと、該混合シリンダを通って延びている混合プランジャとを備えた装置が開示されている。標準的な粉末成分および液体成分がチャンバ内に導入されて骨セメントを形成し、混合プランジャが２つの成分を混合する。混合プランジャは、該プランジャを破壊してプランジャを混合シリンダから取出すことを可能にする所定破壊位置を有している。次に、混合シリンダに放出ノズルが連結され、かつ混合チャンバが駆動機構に連結される。駆動機構は、混合シリンダに通された放出プランジャを有し、該放出プランジャは、骨セメントを混合シリンダからノズルを通して押出す。骨セメントの一部は放出ノズル内に残留し、従ってシステムは骨セメントを患者に完全に送出することができない。
【００１１】
このような他の装置が文献２（下記特許文献２参照）に開示されており、この文献２には、送出チャンバと一体の混合チャンバを備えた装置が開示されている。骨セメント成分は混合チャンバ内に導入され、かつ該混合チャンバから延びているハンドルが成分の混合に使用されて骨セメントを形成する。成分が充分に混合されたならば、混合チャンバと送出チャンバとの間の通路が開かれる。ハンドルは、送出チャンバ内に配置されたパドルおよびオーガの回転を引起こすように作動される。パドルは、骨セメントを混合チャンバからオーガへと搬送する。オーガはねじを有し、該ねじは、骨セメントを混合チャンバから送出チャンバ内に引入れるため、混合チャンバから離れる方向にテーパしている。このシステムの１つの欠点は、オーガによって送出チャンバ内に引入れられるように、骨セメントが比較的低い粘度をもたなくてはならないことである。また、パドルが届かない混合チャンバの壁上には、骨セメントが残留することがある。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許第５，５５１，７７８号明細書（Hauke等）
【特許文献２】
米国特許第５，８７９，１１６号明細書（Barker等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、全部の骨セメントを混合チャンバから送出カートリッジへと搬送し、かつ全部の骨セメントを送出カートリッジから患者へと送出する機構を備えた骨セメント混合／送出組立体を提供することは有益である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成しかつ該骨セメントを送出する骨セメント混合／送出組立体を提供する。本発明の組立体は、遠位端および近位端を備えかつこれらの両端部間にチャンバを形成しているカートリッジを有している。近位端には蓋が連結され、該蓋は孔を備えている。遠位端には、カートリッジとシール係合する態様で、搬送機構が連結されている。搬送機構にはピストンが連結されており、搬送機構の移動によりピストンが混合チャンバを通って延び、骨セメントが混合チャンバから近位端へと搬送される。本発明の組立体は、骨セメントを孔を通して押出して患者に送出するための、ピストンから延びるプランジャに特徴を有している。
【００１５】
従って、本発明は、近位端を備えたチャンバに骨セメントを充填する段階と、チャンバ内でピストンおよびプランジャを一体に前進させて、チャンバの近位端の孔から骨セメントを搬送する段階とを含む骨セメント送出方法を提供し、ピストンとは独立的にプランジャを前進させて、プランジャを、ピストンを越えて孔内に延ばす段階を含むことに特徴がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、在来のシステムに比べて多くの長所を提供する。第一に、骨セメントは同じ容器内で混合されかつ同じ容器から小出しされる。従って、骨セメントを手作業により混合容器から分割装置へと搬送する必要を無くすことができる。また、着脱可能ハンドルは、破壊されるのではなく、解放される。かくして、コストが低減され、取扱いが最小限で済み、かつ混合物への汚染物質の導入が最小となるか、皆無になる。また、配合物は空気に曝されないので、手術中に、有害蒸気および毒性蒸気が周囲の人に露出されることが低減されまたは無くなる。本発明の他の長所は、配合物が、真空引きされる環境内で混合されることである。従って、気泡の形成が最小になり、均一な反応製品が得られ、このため、より強い骨セメント配合物を作ることができる。
【００１７】
また、本発明の装置は、全ての骨セメントを混合チャンバから患者へと搬送する機構を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の他の長所は、添付図面を参照して述べる以下の詳細な説明から容易に理解されかつより良く理解されよう。
【００１９】
図面を参照すると、幾つかの図面に亘って同一または同類の部品が同じ参照番号で示されており、かつ粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成しかつ該骨セメントを送出（配給）する骨セメント混合／送出（配給）組立体の全体が参照番号３０で示されている。一実施形態では、骨セメントの送出は経皮的に行なわれる。医療分野で使用されるとき、経皮的とは、骨セメントを皮膚に通すことまたは使用することをいう。混合／送出組立体３０は、混合フェーズ、搬送フェーズおよび送出フェーズからなる３つのフェーズで機能する。搬送フェーズおよび送出を最初に説明し、次に混合フェーズを説明することにより、全てのフェーズを以下に詳細に説明する。より詳しくは、図５〜図７および図１７〜図２１は、搬送フェーズおよび送出フェーズ中にある組立体３０を示している。図１〜図４は、混合フェーズ中にある組立体３０を示している。
【００２０】
混合／送出組立体３０はカートリッジ３２（図１３に別途示されている）を有し、該カートリッジ３２は、図４、図６および図１３に示すように、遠位端３４および近位端３６を備え、かつ、遠位端３４と近位端３６との間にチャンバ３８を形成している。遠位端３４に隣接するカートリッジ３２の外部には、更に雄ねじ４２が設けられている。好ましい実施形態では、チャンバ３８は、液体単量体（モノマー）および粉末共重合体（コポリマー）を受入れて骨セメントを形成する混合チャンバ４０である。しかしながら、チャンバ３８は、予め混合された骨セメントを受入れることができ、この場合には組立体３０は、予混合された骨セメントを患者に送出することにのみ使用される。或いは、チャンバ３８には粉末共重合体を充填しておくことができる。従って、この場合には、使用前に液体単量体のみが添加される。
【００２１】
近位端３６には蓋４４が連結され、該蓋４４は第一孔４６を有している。蓋４４は、近位端３６とシール態様で係合する。好ましい実施形態では、蓋４４は、図２〜図７に示すように、近位端３６の対応するねじと係合するねじを有している。また、蓋４４は、該蓋に連結された通気部（ベント）４８を有し、該通気部４８には、チャンバ３８からガス粒子を除去するための真空アタッチメント７６を用いて真空装置（図示せず）が取付けられる。真空装置は、当業界で知られているように、混合チャンバ４０からガス粒子を除去するための圧力差を与えることができる任意の装置で構成できる。ガスの除去により、より強いセメントが創成される。真空装置はまた、混合中に発生される不快かつ潜在的に有害なガスを除去することを補助する。通気部４８内には、ガス粒子を濾過するためのフィルタ５０を配置できる。
【００２２】
混合／送出組立体３０には更に、混合チャンバ４０を冷却する冷却流体（図示せず）を受入れるための、混合チャンバ４０に隣接して配置された冷却チャンバ５２を設けることができる。冷却チャンバ５２は、当業界で知られている任意の冷却流体を受入れることができる。液体単量体と粉末共重合体とが混合されると、発熱化学反応が生じる。例示のこのような冷却流体として、冷却チャンバ５２内に挿入される氷、またはチャンバ３８を冷却する吸熱反応を生じる薬剤がある。或いは、冷却チャンバ５２を環状にしかつ低温の空気または水の供給源に連結して、低温の空気または水を冷却チャンバ５２に通すことができる。発熱反応からの熱が消失されると、骨セメントは長期間使用可能状態に維持される。
【００２３】
図１、図２、図４〜図７および図１７〜図２１に示すように、遠位端３４上には搬送機構５４が、ねじ結合される。搬送機構５４はキャップ５６を有し、該キャップ５６は、遠位端３４の雄ねじ４２とねじ結合する雌ねじ５８を有している。図９に示すように、キャップ５６は更に、該キャップ５６から延びているステム６２を有している。ピストン６４がステム６２により回転可能に支持されかつカートリッジ３２内に収容されている。ピストン６４は、チャンバ３８の内壁まで延びている外周部を有している。ピストン６４は、図１１および図１２に別途示されている。ピストン６４はまた、該ピストン６４とチャンバ３８との間のピストンシール６５を有し、骨セメントがこれらの間を通って流れることを防止している。ピストンシール６５はОリングで構成するのが好ましい。
【００２４】
搬送機構５４は、第一前進機構６８および第二前進機構７０を有している。第一前進機構５４は、チャンバ３８を通してピストン６４を前進させかつチャンバ３８から骨セメントを搬送して孔４６から出す搬送フェーズに使用される。第一前進機構６８は、ピストン６４が図６に示す停止位置７４に到達するまで、ステム６２に対するピストン６４の回転を防止すべくピストン６４とステム６２とを相互連結するピンシステム７２を有している。停止位置７４は、ピストン６４に隣接するチャンバ３８内のチャネル６６により定められる。第一前進機構６８は更に、図７に示すように雄ねじ４２から雌ねじ５８を離脱させる離脱システム７８を有している。雌ねじ５８と雄ねじ４２とが離脱された後は、ピストン６４を移動または回転させることなく、カートリッジ３２に対してキャップ５６を回転させることができる。
【００２５】
好ましい実施形態では、雌ねじ５８は複数の周方向セグメント６０として形成される。これらの複数の周方向セグメント６０は搬送機構５４に連結されており、該搬送機構５４を雄ねじ４２に沿って軸線方向に移動させ、これによりピストン６４を前進させる。カートリッジ３２は、雄ねじ４２に隣接する環状凹部８２を有している。ピストン６４がひとたび停止位置７４に到達すると、第一押圧（付勢）装置８４がセグメント６０を環状凹部８２内に移動させる。図２に示すように、周方向セグメント６０は数個のセクションに分割されていて、各セクションが、第一押圧装置８４と係合するニップル８６を有することが好ましい。加えて、複数の周方向セグメント６０は、ねじ部４０の一部分を取り囲むだけであるのがよい。第一押圧装置８４は、複数の周方向セグメント６０を環状凹部８２内に押圧する金属ばねバンドであるのが好ましい。周方向セグメント６０が雄ねじ４２の端部に到達すると、第一押圧装置８４は、周方向セグメント６０を環状凹部８２内に押し込む。周方向セグメント６０が環状凹部８２内に押し込まれると、周方向セグメント６０が搬送機構５４との係合から離脱し、搬送機構５４がピストン６４から離脱する。周方向セグメント６０が環状凹部８２内に入ったときは、搬送段階が完了しており、かつ骨セメントがチャンバ３８から搬送されて孔４６から出された状態にある。第一押圧装置８４および環状凹部８２は、第一前進機構６８が雄ねじ部分４２に戻ることを防止する。換言すれば、第一押圧装置８４は、混合／送出組立体３０を１回だけ使用すること（１回限定使用）を可能にする。
【００２６】
混合／送出組立体３０はまた、ピストン６４に対して移動でき、ピストン６４から孔４６の中へ延び、骨セメントを孔４６から押出すためのプランジャ８８を有する。孔４６を通りピストン６４から延びるプランジャ８８の移動は、送出フェーズの開始である。プランジャ８８は溝９０を有し、ステム６２は、プランジャ８８とステム６２とを相互連結する舌９２を有している。舌９２と溝９０との相互連結により、プランジャ８８とステム６２とが一緒に回転すること、および送出フェーズにおいて、プランジャ８８とピストン６４との相互ねじ作用を介してステム６２に対して軸線方向に移動することを可能にする。
【００２７】
ピンシステム７２は、ステム６２とピストン６４とを相互連結すべく半径方向に配置されたピン９４を有している。ピン９４は頭部９５および尾部９７とを有し、頭部９５の方が尾部９７より大きい。尾部９７の回りのばねを含む第二押圧（付勢）装置９６が、ピン９４をカートリッジ３２に対して半径方向外方に押圧する。カートリッジ３２は、ヘッド９５を受入れるための、近位端３６に隣接するチャネル６６を有している。第一前進機構６８はチャンバ３８を通してピストン６４を移動させ、ばねは、チャンバ３８の内壁と係合する頭部９５により圧縮される。ピストン６４が停止位置７４に到達すると、ピン９４がチャネル６６内に受入れられ、かつばねがピン９４を外方に押しやる。これが生じると、ピン９４はもはやステム６５とは係合せず、チャンバ３８およびピストン６４と係合するに過ぎない。
【００２８】
第二前進機構７０は、プランジャ８８に設けられたねじ１００を有し、該ねじ１００はピストン６４の内部のねじ１０１とねじ結合する。第二前進機構７０は、送出フェーズ中にピストン６４からプランジャ８８を前進させる。プランジャ８８とピストン６４との間にはプランジャシール１０３が配置されており、該プランジャシール１０３は、混合フェーズおよび搬送フェーズ中に骨セメントがプランジャ８８とピストン６４との間を通って流れることを防止する。舌９２および溝９０は、キャップ５６の連続回転をプランジャ８８に伝達する。その後、プランジャ８８は、該プランジャ８８がピストン６４から伸長するようにしてピストン６４と螺合する。ピストン６４が停止位置７４に到達したならば、プランジャ８８はピストン６４とは独立的に移動し、キャップ５６が回転されるときにピストン６４はナットとして機能する。
【００２９】
或いは、図１７および図１８に示すように、第二前進機構７０には、プランジャ８８に連結されたラック１０２と、該ラック１０２と係合して送出フェーズ中にプランジャ８８を前進させるギヤ１０４を設けることができる。ギヤ１０４は、ピニオンギヤ１０６（図１７）またはウォームギヤ（図１８）のいずれでもよい。ギヤ１０４にはロッド１１０が連結され、該ロッド１１０は、手動または動力（図示せず）によりギヤ１０４を駆動するために、搬送機構５４を通って延びる。ロッド１１０を回転させるとギヤ１０４が回転され、これによりラック１０２が直線的に移動される。ラック１０２が移動するとプランジャ８８がピストン６４から伸長され、孔４６を通して骨セメントを送出することを続ける。
【００３０】
混合／送出組立体３０は更に送出カートリッジ１１２を有し、該送出カートリッジ１１２は、蓋４４の孔４６に連結されたカートリッジ端部１１４を有しかつ開端部１１６へと延びている。送出カートリッジ１１２（図１６に別途示されている）は混合チャンバ４０より小さい直径を有し、プランジャ８８は、該プランジャが孔４６を通って送出カートリッジ１１２内に入ることを可能にする小さい断面を有している。送出カートリッジ１１２がプランジャ８８を受入れると、骨セメントが送出カートリッジ１１２を通って押出される。送出カートリッジ１１２には、混合チャンバ４０を包囲する、前述のような冷却チャンバ５２を設けることもできる。例えば、送出カートリッジ１１２の回りの冷却チャンバ５２内に水ベースゲルが挿入されかつ冷却される。冷却された送出カートリッジ１１２は、骨セメントを長期間に亘って使用できるようにする。送出カートリッジ１１２は、永久的にまたは着脱可能に、蓋４４に連結される。他の実施形態では、送出カートリッジ１１２が着脱可能ハンドル１２０とは反対側の端部に連結される。
【００３１】
本発明は、図１９に示すように１以上の送出カートリッジ１１２に使用できる。多送出カートリッジ１１２は、各送出カートリッジ１１２に対応する複数のプランジャ８８を必要とする。例えば、ピストン６４から２つのプランジャ８８を伸長させることができる。プランジャ８８は前述のように構成され、各プランジャ８８は第二前進機構７０と係合する。従って、第二前進機構７０を作動させることにより両プランジャ８８が前進される。或いは、プランジャ８８に、ウォームギヤ型１０８またはピニオンギヤ型１０６のような個々の第二前進機構７０を設けることができる。経皮的送出を行なうため、開端部１１６には、可撓性延長チューブ（図示せず）を着脱可能に連結できる。延長チューブには、皮膚を介して患者の体内に注入ための、ハンドル（図示せず）を備えた針が連結される。
【００３２】
一実施形態では、搬送機構５４および第二前進機構７０の回転時に患者内に送出すべき骨セメントの量を表示する、少なくとも１つのインジケータ１１８を混合／送出組立体３０の搬送機構５４またはロッド１１０に設けることができる。例えば、搬送機構５４のインジケータ１１８は、１／４回転を表すことができる。インジケータは、医療従事者が、所定量の骨セメントを容易かつ効率的に患者に送出することを可能にする。他の実施形態では、送出カートリッジ１１２は、送出される骨セメントの量を表示するマーキングを有している。
【００３３】
本発明の組立体３０は、骨セメントの送出方法に使用することができる。本発明の方法は、チャンバ３８に骨セメントを充填する段階と、かつ蓋４４を近位端３６に連結することによりチャンバ３８をシールする段階とを含む。本発明の好ましい方法は、液体単量体および粉末共重合体をチャンバ内に入れる段階と、後述のように液体単量体と粉末共重合体とを攪拌して骨セメントを形成する段階とを含む。しかしながら、本発明は、予め混合された骨セメントに特に有効である。混合された骨セメントがチャンバ３８内に入れられたならば、次の段階は、搬送機構５４を作動させて第一前進機構６８を前進させることである。第一機構６８を前進させることは、ピストン６４およびプランジャ８８を一体として前進させ、骨セメントをチャンバ３８から近位端３６へと搬送することを含んでいる。好ましい実施形態では、第一前進機構６８の作動は、搬送機構５４を回転させることにより開始される。キャップ５６を回転すると、複数の周方向セグメント６０が雄ねじ４２に沿って移動される。複数の周方向セグメント６０が環状凹部８２に到達すると、第一押圧装置８４が複数の周方向セグメント６０を半径方向内方に向かって環状凹部８２内に押しやり、これによりキャップ５６から複数の周方向セグメント６０が分離される。
【００３４】
本発明の方法は、次に、第二前進機構７０を作動させてピストンから独立的にプランジャ８８を前進させ、ピストン６４からプランジャ８８を伸長させることにより骨セメントを患者に送出することに特徴がある。特に、好ましい実施形態では、複数の周方向セグメント６０が凹部内に入ると、ピン９４が混合チャンバ４０内のチャネル６６と係合し、これによりピストン６４の位置が固定される。キャップ５６を回転し続けると、プランジャ８８がピストン６４内で回転され、該ピストンから伸長する。キャップ５６は、プランジャ８８が送出カートリッジ１１２内に移動されて骨セメントを混合チャンバ４０から完全に押出すまで回転される。
【００３５】
他の実施形態では、第二前進機構７０は、カートリッジ３２から延びかつギヤ１０４と係合するロッド１１０を有している。ピストン６４が所定位置にロックされたならば、ロッド１１０の回転によりプランジャ８８がピストン６４から伸長される。前述のように、組立体３０の他の態様は、更に、チャンバ３８を通気させる段階と、チャンバ３８からガス粒子を除去する段階と、チャンバ３８からガス粒子が除去されるときにガス粒子を濾過する段階とを有している。
【００３６】
好ましくは、組立体３０は更に、図１〜図４に示すように、混合チャンバ４０内で液体単量体と粉末共重合体とを混合するのに使用される。混合フェーズでは、組立体３０は着脱可能ハンドル１２０を有し、該ハンドルは孔４６を通って延びかつ第一端部１２２および第二端部１２４を有し、これらの両端部間に中空キャビティ１２６を形成している。他の実施形態では、キャップ５６を通って延びる着脱可能ハンドル１２０を設けることができる。着脱可能ハンドル１２０はまた、孔４６を通してプランジャ８８を移動させるのに使用される。このような着脱可能ハンドル１２０の一例が図２２に示されている。着脱可能ハンドル１２０は、キャップストップ１２３と係合するピボット１２１を有している。搬送フェーズにある間、着脱可能ハンドル１２０はピボットで回転してプランジャ８８に対して直角をなす。着脱可能ハンドル１２０は、この段階中に、キャップ５６を回転させるのに使用される。送出フェーズ中、ハンドル１２０はピボットで回転されて、プランジャ８８と同一に延びる状態になる。ハンドル１２０を回転すると、ピストン６４からプランジャ８８が延びる。
【００３７】
混合ブレード１２８（図１０に別途示されている）は、着脱可能ハンドル１２０の第一端部１２２を受入れるボア１３０を有している。ハンドル１２０の第二端部１２４には、混合チャンバ４０を通して混合ブレード１２８を回転させかつ移動させるためのノブ１３２を取付けることができる。混合ブレード１２８は混合に使用できる任意のブレードで形成できるが、混合チャンバ４０内で摺動できる円形ブレードまたは円形ディスクが好ましい。混合ブレード１２８は混合チャンバ４０の内壁まで延びている外周部を有しているが、移動することはできる。混合ブレード１２８には、混合効率を増大できるスロット１３４を設けることもできる。シャフト１３６（図１５に別途示されている）が中空キャビティ１２６内に配置され、該シャフト１３６は、この第一端部１２２から延びている突出部１４０を備えたブレード取付け端部１３８を有している。セメントがこれらの間を通って流れることを防止するシャフトシール１４１が、シャフト１３６と着脱可能ハンドル１２０との間に配置される。
【００３８】
混合ブレード１２８とシャフト１３６との間には迅速解放型のバヨネットタイプのコネクタ１４２が配置され、混合ブレード１２８をハンドル１２０に対して解放可能に連結できるようにしている。シャフト１３６には解放ボタン１４４が係合しており、該ボタン１４４はロック位置と非ロック位置との間で移動できる。迅速解放型コネクタ１４２はまた、混合ブレード１２８のボア１３０から内方に延びているフランジ１４６と、着脱可能ハンドル１２０の第一端部１２２内に配置された１対のフランジ凹部１４８とを有している。非ロック位置では、突出部１４０は、フランジ１４６がフランジ凹部１４８に受入れられるようにフランジ凹部１４８からオフセットしている。解放ボタン１４４を移動させることにより、ハンドル１２０を静止させたまま、シャフト１３６を回転させることができる。シャフト１３６の回転により、突出部１４０がフランジ１４６と係合し、該フランジをフランジ凹部１４８内に押し込む。解放ボタン１４４がロック位置に位置決めされると、混合ブレード５４が着脱可能ハンドル１２０にロックされる。ハンドル１２０は手動またはロボット（図示せず）により操作されて、混合ブレード５４を混合チャンバ４０を通して移動させ、セメント成分を混合する。着脱可能ハンドル１２０は、混合チャンバ４０の全長に亘って混合ブレード１２８を配置できかつ混合ブレード１２８を回転させて完全混合を確保できるのに充分な長さを有している。
【００３９】
図２３には他の迅速解放型コネクタ１４２が示されている。着脱可能ハンドル１２０の第一端部１２２には収縮可能ボール１４３が連結されている。解放ボタン１４４が非ロック位置にあるとき、収縮可能ボール１４３は収縮されてボア１３０内に挿入できる。解放ボタン１４３がロック位置に移動されかつ収縮可能ボール１４３がボア１３０と係合することにより、着脱可能ハンドル１２０に対して混合ブレード１２８がロックされる。
【００４０】
組立体３０は、混合フェーズで使用されるとき、粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成する方法を含む。この方法は、粉末共重合体および液体単量体を混合チャンバ４０内に配置する段階と、蓋４４を近位端３６に連結して、混合チャンバ４０内に配置される混合ブレード１２８を備えた混合チャンバ４０をシールする段階とを含む。好ましくは、着脱可能ハンドル１２０は、蓋４４がカートリッジ３２に連結されない間に、蓋４４の孔４６に挿入される。しかしながら、迅速解放型コネクタ１４２は、最初に、混合チャンバ４０および孔４６を通してハンドル１２０を挿入するときに取付けられる蓋４４内に配置することもできる。また、既に連結された蓋４４および混合チャンバ４０内に配置されされた混合ブレード１２８に２つの構成部品を付加することもできる。着脱可能ハンドル１２０が操作されると、混合ブレード１２８が移動されかつ粉末共重合体および液体単量体が攪拌されて骨セメントが形成される。これらの成分が互いに混合されると、化学反応によって、もしも医療従事者が吸うと有害なガスが確実に発生する。通気部４８には真空が供給されて混合チャンバ４０からガス粒子を除去し、ガスが吸入されることを防止する。ガスの除去により、ガス気泡のない骨セメントの形成が確保され、より強力なセメントを得ることができる。また、ガス粒子を混合チャンバ４０から除去するとき、フィルタ５０を使用してガス粒子を濾過することができる。
【００４１】
混合が完了すると、解放ボタン１４４が非ロック位置に移動され、これにより、着脱可能ハンドル１２０が孔４６を通して取外されかつ混合ブレード１２８は混合チャンバ４０内に維持されるように、混合ブレード１２８が迅速解放コネクタ１４２から解放される。解放ボタン１４４が非ロック位置に移動されると、シャフト１３６が回転されて、ブレード取付け端部１３８の突出部１４０がボア１３０のフランジ１４６からオフセットされる。次に、ハンドル１２０が、混合ブレード１２８のボア１３０から孔４６を通して取外される。混合ブレード１２８は、着脱可能ハンドル１２０を破壊することなく解放されるので、骨セメントが破片で汚染されることがなくなる。
【００４２】
図２０Ａおよび図２０Ｂには、セメント混合／送出組立体３０の他の実施形態が示されている。第一前進機構５４はキャップ５６を回転させることにより作動され、ピストン６４を雄ねじ４２に沿って混合チャンバ４０を通して移動させる。組立体３０は、第二前進機構７０が作動している間に、着脱可能ハンドル１２０を混合チャンバ４０内に維持することを可能にする。第二前進機構７０は、着脱可能ハンドル１２０および混合ブレード１２８を通って延びているプランジャ８８を有している。送出カートリッジ１１２は蓋４４から延びており、一方プランジャ８８および着脱可能ハンドル１２０はキャップ５６を通って延びている。第二前進機構７０は、送出カートリッジ１１２を通してプランジャ８８を押出して、ハンドル１２０のノブ１３２に力を加えることにより骨セメントを送出すべく作動される。この実施形態では、混合ブレード１２８がテーパ状スロット１３４を有しており、より良い混合を確保しかつ骨セメントを搬送することを補助する。
【００４３】
図２１Ａおよび図２１Ｂには、セメント混合／送出組立体３０の更に別の実施形態が示されている。混合ハンドル１２０および送出カートリッジ１１２の両方が蓋４４から伸長している。第一前進機構５４はキャップ５６を回転させることにより作動され、ピストン６４を、雄ねじ４２に沿って混合チャンバ４０を通して移動させる。第二前進機構７０は、カートリッジ３２から延びているロッド１１０と、プランジャ８８と係合するギヤ１０４とを有している。ロッド１１０が回転されると、プランジャ８８は混合ブレード１２８および送出カートリッジ１１２を通って直線的に移動し、骨セメントを送出する。
【００４４】
上記教示を考慮に入れるならば、本発明の種々の変更が可能であることは明白である。本発明は、特許請求の範囲において特定したものとは異なる態様で実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に従って設計された搬送機構および着脱可能ハンドルを備えたセメント混合／送出組立体の第一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態の分解斜視図である。
【図３】本発明に従って設計された着脱可能ハンドルが配置された孔を備えた蓋を示す断面図である。
【図４】図１の実施形態が混合フェーズにあるところを示す断面図である。
【図５】図１の実施形態が送出フェーズにあるところを示す分解斜視図である。
【図６】図１の実施形態が搬送段階のスタート時にあるところを示す断面図である。
【図７】図１の実施形態が骨セメントを完全に送出した後の状態にあるところを示す断面図である。
【図８】蓋を示す斜視図である。
【図９】搬送機構を示す斜視図である。
【図１０】本発明に従って設計された混合ブレードを示す斜視図である。
【図１１】本発明に従って設計されたピストンを示す底面図である。
【図１２】本発明に従って設計されたピストンを示す上方側面図である。
【図１３】本発明に従って設計されたカートリッジを示す斜視図である。
【図１４】本発明に従って設計されたプランジャを示す斜視図である。
【図１５】本発明に従って設計されたシャフトを示す斜視図である。
【図１６】本発明に従って設計された送出カートリッジを示す斜視図である。
【図１７】本発明に従って設計されたセメント混合／送出組立体の第二実施形態を示す断面図である。
【図１８】本発明に従って設計されたセメント混合／送出組立体の第三実施形態を示す断面図である。
【図１９】本発明に従って設計された、多数のプランジャを備えたセメント混合／送出組立体の第四実施形態を示す断面図である。
【図２０Ａ】本発明に従って設計されたセメント混合／送出装置の第五実施形態を示す斜視図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａのセメント混合／送出装置を示す断面図である。
【図２１Ａ】本発明に従って設計されたセメント混合／送出装置の第六実施形態を示す斜視図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａのセメント混合／送出装置を示す断面図である。
【図２２】本発明に従って設計されたセメント混合／送出装置の第七実施形態を示す斜視図である。
【図２３】着脱可能ハンドルの他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
３０ 混合／送出組立体
３２ カートリッジ
４０ 混合チャンバ
５４ 搬送機構
５６ キャップ
６４ ピストン
６８ 第一前進機構
７０ 第二前進機構
７６ 真空アタッチメント
８８ プランジャ

Claims (48)

1. 骨セメントを送出するための骨セメント混合／送出組立体において、
   遠位端および近位端を備え、かつ、前記遠位端と前記近位端との間にチャンバを形成しているカートリッジと、
   前記近位端に連結されかつ孔を備えている蓋と、
   骨セメントを前記チャンバから前記近位端に搬送するための、前記チャンバ内に配置されたピストンと、
   前記遠位端に隣接しかつ前記カートリッジとシール係合している搬送機構とを備え、前記搬送機構は、前記ピストンを前記チャンバを通して移動させるように構成され、
   さらに、前記骨セメントを前記孔を通して押出すための、前記ピストンから伸長可能なプランジャを有する、
   ことを特徴とする骨セメント混合／送出組立体。
2. 前記搬送機構は、前記ピストンとプランジャとを一体として前進させるための第一前進機構を有することを特徴とする請求項１記載の骨セメント混合／送出組立体。
3. 前記搬送機構は、前記ピストンに対して前記プランジャを前進させるための第二前進機構を有することを特徴とする請求項２記載の骨セメント混合／送出組立体。
4. 送出カートリッジを更に有し、該送出カートリッジは、前記孔に連結されかつ前記チャンバより小さい直径をもつ開端部へと延びているカートリッジ端部を備え、前記プランジャは、該プランジャが前記孔を通って前記送出カートリッジ内に延びることを可能にする断面を有していることを特徴とする請求項３記載の骨セメント混合／送出組立体。
5. 粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成しかつ該骨セメントを送出するための骨セメント混合／送出組立体において、
   遠位端および近位端を備え、かつ、前記遠位端と前記近位端との間にチャンバを形成しているカートリッジと、
   前記近位端に連結されかつ孔を備えている蓋と、
   前記チャンバ内に配置されかつ骨セメントを前記チャンバから前記近位端へと搬送する面を備えたピストンと、
   骨セメントを前記孔を通して押出するために前記ピストンから前記孔内に伸長するための、前記ピストンに対して移動可能なプランジャと、
   前記ピストンおよびプランジャを一体として停止位置へと移動させるための、前記カートリッジの前記遠位端に連結された搬送機構とを有し、前記停止位置は、前記ピストンの更なる移動を制限しかつその後に前記プランジャをピストンに対して前記孔内に移動させるように構成される、
   ことを特徴とする骨セメント混合／送出組立体。
6. 前記搬送機構は、前記遠位端を包囲するキャップと、前記ピストンおよびプランジャを一体として移動させるための、前記キャップと遠位端との間で相互連結された第一前進機構と、前記プランジャをピストンに対して移動させるための第二前進機構とを有することを特徴とする請求項５記載の骨セメント混合／送出組立体。
7. 前記第一前進機構は、前記遠位端に設けられた雄ねじと、前記カートリッジに対してキャップを回転させたときにカートリッジ上でキャップを軸線方向に移動させるための、前記雄ねじとねじ結合する、前記キャップ内面に設けられた雌ねじとを有することを特徴とする請求項６記載の骨セメント混合／送出組立体。
8. 前記第二前進機構は、前記停止位置でのキャップの回転に応答して前記プランジャをピストンに対して軸線方向に移動させるための、プランジャとピストンとを相互連結する協働ねじを有することを特徴とする請求項６記載の骨セメント混合／送出組立体。
9. 前記第二前進機構は、前記プランジャに設けられたラックと、該ラックと係合するギヤとを有し、該ギヤは、これを回転すると前記プランジャをピストンに対して移動できることを特徴とする請求項７記載の骨セメント混合／送出組立体。
10. 前記キャップはステムを有し、前記ピストンは前記ステム上に回転可能に支持され、前記ピストンとステムとを相互連結するピンシステムを有し、該ピンシステムは、ピストンが前記停止位置に移動するまでピストンとステムとの間の相対回転を防止し、第一前進機構は、前記雄ねじから雌ねじを離脱させて、停止位置で雄ねじと雌ねじとが相対軸線方向移動を行なうことなく前記キャップが前記カートリッジに対して回転できるようにするための離脱システムを有することを特徴とする請求項７記載の骨セメント混合／送出組立体。
11. 前記離脱システムは、前記雄ねじに隣接する前記カートリッジの環状凹部と、前記雌ねじを形成する複数の周方向セグメントと、前記停止位置で前記セグメントを前記環状凹部内へと半径方向内方に移動させる第一押圧装置とを有することを特徴とする請求項１０記載の骨セメント混合／送出組立体。
12. 前記第一前進機構は、前記プランジャがステムに対して軸線方向に移動できるようにすると同時に、プランジャとステムとを一体に回転させるために、プランジャとステムとを相互連結する舌および溝を有することを特徴とする請求項１０記載の骨セメント混合／送出組立体。
13. 前記ピンは前記ステムとピストンとを相互連結するために半径方向に配置され、前記ピンを半径方向外方に押圧して前記カートリッジと係合させる第二押圧装置を有し、前記カートリッジは前記近位端に隣接するチャネルを備え、該チャネルは、前記停止位置で前記ピンを受入れてピストンの回転を防止し、これにより、停止位置での前記キャップの回転に応答してピストンに対するプランジャの軸線方向移動を引起こすことを特徴とする請求項１０記載の骨セメント混合／送出組立体。
14. 前記第二前進機構の回転時に送出される骨セメントの量を表示する少なくとも１つのインジケータを更に有することを特徴とする請求項５記載の骨セメント混合／送出組立体。
15. 前記チャンバからガス粒子を除去するための、前記蓋に連結された通気部を更に有することを特徴とする請求項５記載の骨セメント混合／送出組立体。
16. 前記ガス粒子を濾過するための、前記通気部内に配置されるフィルタを更に有することを特徴とする請求項１５記載の骨セメント混合／送出組立体。
17. 冷却流体を受入れて前記チャンバを冷却するための、前記チャンバに隣接して配置された冷却チャンバを更に有することを特徴とする請求項５記載の骨セメント混合／送出組立体。
18. 前記孔を通って延びておりかつ第一端部および第二端部を備えている着脱可能ハンドルを更に有することを特徴とする請求項５記載の骨セメント混合／送出組立体。
19. 前記着脱可能ハンドルは前記プランジャと同延に配置されており、前記搬送機構を作動させるとプランジャがピストンから伸長されることを特徴とする請求項１８記載の骨セメント混合／送出組立体。
20. 前記着脱可能ハンドルがプランジャから直角に延びることを可能にするための、前記プランジャと着脱可能ハンドルとを相互連結するピボットを更に有することを特徴とする請求項１９記載の骨セメント混合／送出組立体。
21. 前記搬送機構から延びており、かつ前記着脱可能ハンドルがプランジャに対して直角に配置されて前記搬送機構の回転を補助するときに着脱可能ハンドルと係合できるように位置決めされるキャップストップを更に有することを特徴とする請求項２０記載の骨セメント混合／送出組立体。
22. 前記着脱可能ハンドルに対して解放可能に取付けられる混合ブレードを更に有することを特徴とする請求項１８記載の骨セメント混合／送出組立体。
23. 前記混合ブレードと着脱可能ハンドルとの間の迅速解放型コネクタを更に有することを特徴とする請求項２２記載の骨セメント混合／送出組立体。
24. 遠位端および近位端を備えかつこれらの両端部間にチャンバが形成されておりかつ近位端には孔が設けられているカートリッジから骨セメントを送出する方法において、
    近位端を備えたチャンバに骨セメントを充填する段階と、
    前記チャンバ内でピストンおよびプランジャを一体に前進させて、前記チャンバの近位端の孔から骨セメントを搬送する段階と、
    ピストンとは独立的にプランジャを前進させて、プランジャを、ピストンを越えて孔内に伸長させる段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
25. 前記骨セメントは液体単量体および粉末共重合体を更に有し、該液体単量体および粉末共重合体をチャンバ内に入れる段階を更に含むことを特徴とする請求項２４記載の方法。
26. 液体単量体と粉末共重合体とを攪拌して骨セメントを形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
27. 前記チャンバを通気させてチャンバからガス粒子を除去する段階を更に含むことを特徴とする請求項２４記載の方法。
28. 前記ガス粒子がチャンバから除去されるときにガス粒子を濾過する段階を更に含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
29. 粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成しかつ該骨セメントを送出する骨セメント混合／送出組立体において、
    遠位端および近位端を備え、かつ、前記遠位端と前記近位端との間に混合チャンバを形成しているカートリッジと、
    前記近位端に連結されかつ孔を備えている蓋と、
    前記孔を通って延びかつ第一端部および第二端部を備えかつこれらの両端部間に中空キャビティが形成されている着脱可能ハンドルと、
    前記中空キャビティ内に配置されかつ着脱可能ハンドルの前記第一端部から延びているシャフトと、
    着脱可能ハンドルの第一端部を受入れるボアを備えた混合ブレードと、
    前記混合ブレードが着脱可能ハンドルから解放できるように前記混合ブレードとシャフトとの間に配置された迅速解放型コネクタと、
    を有することを特徴とする骨セメント混合／送出組立体。
30. 前記迅速解放型コネクタは、更に前記シャフトと係合する解放ボタンを有し、該解放ボタンは、着脱可能ハンドルへの混合ブレードのロックおよびロック解除を行なうロック位置と非ロック位置との間で移動できることを特徴とする請求項２９記載の骨セメント混合／送出組立体。
31. 前記迅速解放コネクタは更に、混合ブレードの前記ボアから延びているフランジと、着脱可能ハンドルの前記第一端部に配置されたフランジ凹部とを有し、前記非ロック位置でフランジがフランジ凹部に係合することを特徴とする請求項３０記載の骨セメント混合／送出組立体。
32. 前記シャフトは前記ボアを通って延びているブレード取付け端部をさらに備え、該ブレード取付け端部は前記フランジと係合する突出部を有し、フランジの係合は、前記解放ボタンがロック位置にありかつフランジがフランジ凹部内にあるときに生じることを特徴とする請求項３１記載の骨セメント混合／送出組立体。
33. 前記混合チャンバ内に配置されかつ骨セメントを混合チャンバから近位端へと搬送する面を備えたピストンを更に有することを特徴とする請求項３２記載の骨セメント混合／送出組立体。
34. 骨セメントを前記孔を通して押出すために、ピストンから前記孔内に伸長するための、前記ピストンに対して移動可能なプランジャを更に有していることを特徴とする請求項３３記載の骨セメント混合／送出組立体。
35. 前記ピストンおよびプランジャを一体として停止位置へと移動させるための、前記カートリッジの前記遠位端に連結された搬送機構を更に有し、前記停止位置は、前記ピストンの更なる移動を制限しかつその後に前記プランジャをピストンに対して前記孔内に移動させるように構成されることを特徴とする請求項３４記載の骨セメント混合／送出組立体。
36. 前記搬送機構は、前記遠位端を包囲するキャップと、前記ピストンおよびプランジャを一体として移動させるための、前記キャップと遠位端との間で相互連結された第一前進機構と、前記プランジャをピストンに対して移動させるための第二前進機構とを有することを特徴とする請求項３５記載の骨セメント混合／送出組立体。
37. 前記第一前進機構は、前記遠位端に設けられた雄ねじと、前記カートリッジに対してキャップを回転させたときにカートリッジ上でキャップを軸線方向に移動させるための、前記雄ねじとねじ結合する、前記キャップ内面に設けられた雌ねじとを有することを特徴とする請求項３６記載の骨セメント混合／送出組立体。
38. 前記第二前進機構は、前記停止位置でのキャップの回転に応答して前記プランジャをピストンに対して軸線方向に移動させるための、プランジャとピストンとを相互連結する協働ねじを有することを特徴とする請求項３７記載の骨セメント混合／送出組立体。
39. 前記チャンバからガス粒子を除去するための、前記蓋に連結された通気部を更に有することを特徴とする請求項２９記載の骨セメント混合／送出組立体。
40. 前記ガス粒子を濾過するための、前記通気部内に配置されるフィルタを更に有することを特徴とする請求項３９記載の骨セメント混合／送出組立体。
41. 冷却流体を受入れて前記混合チャンバを冷却するための、前記混合チャンバに隣接して配置された冷却チャンバを更に有することを特徴とする請求項２９記載の骨セメント混合／送出組立体。
42. 前記迅速解放型コネクタは、前記着脱可能ハンドルの第一端部から延びている収縮可能ボールを更に有し、該収縮可能ボールは混合ブレードと係合して、前記非ロック位置において収縮して混合ブレードを解放することを特徴とする請求項３０記載の骨セメント混合／送出組立体。
43. 遠位端および近位端を備えかつこれらの両端部間に混合チャンバを形成しているカートリッジであって、着脱可能ハンドルを備え、該ハンドルが解放ボタンと、混合ブレードに取付けるための迅速解放型コネクタと、前記近位端に連結される孔を備えた蓋とを有する構成のカートリッジ内で粉末共重合体と液体単量体とを混合して骨セメントを形成する方法において、
    粉末共重合体および液体単量体を混合チャンバ内に入れる段階と、
    蓋を近位端に連結して、混合ブレードが内部に配置された混合チャンバをシールする段階と、
    着脱可能ハンドルを操作することにより粉末共重合体および液体単量体を混合ブレードで攪拌し骨セメントを形成する段階と、
    解放ボタンを作動しかつ前記迅速解放型コネクタから混合ブレードを解放して着脱可能ハンドルを孔を通して取外しかつ混合ブレードは混合チャンバ内に維持する段階と、
    を含むことを特徴とする骨セメント形成方法。
44. 前記迅速解放型コネクタが、着脱可能ハンドル内に配置されかつ解放ボタンに連結されるシャフトを更に有し、前記解放ボタンを作動する段階が更に、解放ボタンを摺動させかつシャフトを回転させて着脱可能ハンドルから混合ブレードをロック解除する段階を更に含むことを特徴とする請求項４３記載の方法。
45. 前記蓋を連結する段階は、蓋を近位端に連結する前に、蓋の孔を通して着脱可能ハンドルを挿入する段階を更に含むことを特徴とする請求項４３記載の方法。
46. 蓋を連結する段階は、解放ボタンが非ロック位置にある間に混合ブレードをシャフトに取付けかつ解放ボタンをロック位置に摺動させて混合ブレードを着脱可能ハンドルにロックする段階を更に含み、これにより、混合ブレードが蓋の一側に位置しかつ蓋が連結されたときに混合ブレードが混合着脱可能内に入ることを特徴とする請求項４５記載の方法。
47. 混合チャンバからガス粒子を除去する段階を更に有することを特徴とする請求項４３記載の方法。
48. ガス粒子が混合チャンバから除去されるときにガス粒子を濾過する段階を更に含むことを特徴とする請求項４７記載の方法。