JP2006055331A - 骨補填材補填具 - Google Patents

Abstract

【課題】 骨欠損動物モデルの作成に熟練を要することなく、単一の工具で安定した品質の骨欠損動物モデルを作成する。
【解決手段】 動物の骨に骨欠損部を形成する穿孔具４と、骨補填材ブロック１１から、円柱状の骨補填材片９を切り出す円環状の切刃３とを備え、穿孔具４が、切刃３の内側に、該切刃３の先端から出没可能に配置されるとともに、切刃３の先端から内側に後退させられた状態で切刃３の内側に骨補填材片９の収容部１０が形成される位置まで後退可能に設けられている骨補填材補填具１を提供する。
【選択図】 図６

Description

この発明は、骨補填材補填具に関し、特に、骨欠損動物モデルを作成するのに好適な骨補填材補填具に関するものである。

骨欠損動物モデルは、人体の骨欠損部に骨補填材片を埋め込むことに代えて、動物の骨組織に形成された骨欠損部内に骨補填材片を埋め込んで観察することにより、人体における骨形成の機序や骨形成促進の方法等を模擬的に検証するために重要な役割を果たす。
従来、骨欠損動物モデルを作成するためには、ドリルやヤスリのような汎用的な工具が用いられ、特別な補填具は用いられていなかった。
なお、この分野における先行技術は特に見あたらないが、類似する先行技術として特許文献１に示されるものがある。
特開平５−２５３２４３号公報

しかしながら、例えば、ラット等の実験小動物を用いて骨欠損動物モデルを作成するには、骨欠損部を形成する大腿骨等の骨自体が極めて小さいために、その作成作業に熟練を要するという不都合がある。また、ドリルやヤスリのような複数の汎用工具を用いて、骨欠損部を形成し、骨補填材片を補填材ブロックから切り出して整形し、骨欠損部に補填する作業は極めて煩わしく、その品質が作業者によってばらつくという問題があった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、骨欠損動物モデルの作成に熟練を要することなく、単一の工具で安定した品質の骨欠損動物モデルを作成できる骨補填材補填具を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、動物の骨に骨欠損部を形成する穿孔具と、骨補填材ブロックから、円柱状の骨補填材片を切り出す円環状の切刃とを備え、前記穿孔具が、前記切刃の内側に、該切刃の先端から出没可能に配置されるとともに、前記切刃の先端から内側に後退させられた状態で切刃の内側に前記骨補填材片の収容部が形成される位置まで後退可能に設けられている骨補填材補填具を提供する。

本発明によれば、切刃の先端から外側に穿孔具を突出させて、該穿孔具により動物の骨に骨欠損部を形成し、次いで、切刃の先端から内側に穿孔具を後退させた状態で、切刃を骨補填材ブロックに押し当てることにより、円柱状の骨補填材片を切り出して、穿孔具の先端と切刃の内側とに囲まれた収容部に収容することができる。この後に、切刃の先端を骨欠損部の入口に宛がい、穿孔具を切刃の先端から外側に突出させるように移動させることによって、収容部に収容されている骨補填材片を骨欠損部内に押し出すようにして補填することができる。本発明によれば単一の工具により、骨欠損部の形成から、骨補填材片の補填までを行うことができるので作業の煩わしさがなく、また、単純な操作により一連の作業を行うことができるので、作業の品質のばらつきを低減して、信頼性の高いデータを得ることができる骨欠損動物モデルを製造することができる。

上記発明においては、前記切刃が、前記穿孔具の外径寸法より若干大きな内径寸法を備えるとともに、先端に向かって先細になるテーパ外面を有することとしてもよい。
このようにすることで、切刃の先端の径寸法と、穿孔具の外径寸法とを略同等にすることができる。また、切刃により切り出した骨補填材片の外径寸法を穿孔具の外径寸法と略同等に形成できる。そして、テーパ外面を設けることによって、切刃の外面が、穿孔具の外径寸法から漸次広がるように形成されるため、穿孔具によって形成した骨欠損部の入口に切刃の先端を宛がった際に、切刃の先端を部分的に骨欠損部の入口に挿入することができ、切刃をガイドとして骨補填材片をスムーズに骨欠損部内に補填することができる。

また、上記発明においては、穿孔具を、切刃の先端から外側に突出した状態の第１の位置と、切刃の先端から内側に後退した状態の第２の位置とに保持可能な穿孔具保持手段を備えることとしてもよい。

穿孔具保持手段の作動により、動物の骨に骨欠損部を形成する際には、穿孔具を第１の位置に配置することで、必要量だけ切刃の先端から突出させ、形成される骨欠損部の深さが深くなり過ぎないようにすることができる。また、骨補填材ブロックから骨補填材片を切り出す際には、穿孔具を第２の位置に保持することで、切刃の内側に形成された収容部に所定の体積の骨補填材片を容易に切り出すことができる。さらに、骨欠損部に骨補填材片を補填する際には、穿孔具を第２の位置から第１の位置に移行させることで、穿孔具の先端によって骨補填材片を押し出し、骨欠損部内に容易に補填することが可能となる。

また、上記発明においては、前記穿孔具保持手段が、穿孔具を第１の位置から解除したときに、第２の位置に付勢する付勢手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、穿孔具を第１の位置から解除すると、付勢手段の作動によって穿孔具が切刃の内側に後退した第２の位置に保持されるので、必要な大きさの骨補填材片を収容可能に収容部を形成した骨補填材片の切り出し作業準備状態に設定することができる。したがって、作業者は、切刃を骨補填材ブロックに押し当てるだけで、必要な大きさの骨補填材片を切り出すことができる。

また、上記発明においては、前記切刃の軸方向に沿って前記先端とは反対側に配される位置に、切刃および穿孔具を先端に向かって押圧可能な押圧部材を備えることとしてもよい。
切刃および穿孔具はいずれも、先端に向かう押圧力を付与することにより、骨補填材ブロックに切り込みまたは動物の骨に穿孔する、したがって、押圧部材に力を付与することにより、先端に向かう必要な押圧力を容易に得ることができ、骨補填材片の切り出しおよび骨欠損部の形成を簡易に行うことができる。

また、上記発明においては、前記押圧部材が、前記切刃および穿孔具の中心軸回りに、これら切刃および穿孔具に対して相対回転可能に取り付けられていることが好ましい。
このようにすることで、切刃を骨補填材ブロックに対して、穿孔具を動物の骨に対して押圧力を加えながら相対的に回転させることができる。これにより、より容易に骨補填材片の切り出しおよび骨欠損部の形成を行うことができる。

本発明によれば、単純な操作で、骨欠損部の形成、骨補填材片の切り出し、骨補填材片の骨欠損部への補填を行うことができるので、骨欠損動物モデルの作成に熟練を要することなく、また、単一の工具で安定した品質の骨欠損動物モデルを作成できる骨補填材補填具を提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る骨補填材補填具１について、図１〜図７を参照して説明する。
本実施形態に係る骨補填材補填具１は、図１に示されるように、略円筒状のケース２の先端に固定した切刃３と、ケース２内にその長手軸方向に沿って移動可能に収容されたドリル（穿孔具）４と、ケース２の後端に設けた押圧部材５とを備えている。

前記切刃３は、所定の内径寸法を有する略円筒状のカッターであって、例えば、金属製の薄肉材により構成されている。また、切刃３は所定の長さ寸法を有し、その先端外面が、先端に向かって漸次縮径するテーパ外面３ａを備えている。

前記ドリル４は、その先端に設けた刃部４ａと、長さ方向の途中位置において半径方向外方に突出する突起４ｂと、同じく長さ方向の途中位置に固定されケース２の外部に突出するハンドル４ｃとを備えている。刃部４ａは、前記切刃３の内径寸法とほぼ同等（若干小さい）の外径寸法を有している。これにより、切刃３の内径寸法と略同等の孔を穿孔することができるようになっている。

前記ケース２内には、前記突起４ｂとケース２内面との間に圧縮コイルバネ（付勢手段）６が配置されている。圧縮コイルバネ６は、突起４ｂに対し長手軸方向後方に常時付勢力を作用させている。これにより、ドリル４は切刃３の先端から内側に引っ込める方向に常時付勢されていることになる。

また、前記ハンドル４ｃは、ケース２に設けた溝７内に挿入配置され、ケース２から突出した先端を操作することによって、溝７内において移動することができるようになっている。溝７は、例えば、図２に示されるように、長手軸方向に延びる第１溝部７ａと、その先端側において周方向に延びる第２溝部７ｂと、該第２溝部７ｂの一端側において、前記第１溝部７ａよりも短く長手軸方向に延びる第３溝部７ｃとを備え、略Ｌ字状に形成されている。

ハンドル４ｃが、溝７の第１溝部７ａに配されているときには、ハンドル４ｃは第１溝部７ａと係合することによってケース２に対するドリル４の相対回転を拘束している。また、ハンドル４ｃに力を加えない自由状態において、ハンドル４ｃは、図２に示されるように第１溝部７ａの後端位置（第２の位置）に配置され、この状態で、ドリル４の先端が完全に切刃３の先端よりも内側に引っ込んだ状態に配されるようになっている。

圧縮コイルバネ６の付勢力に抗してハンドル４ｃに力が加えられ、ハンドル４ｃが第１溝部７ａの先端位置に配されると、ハンドル４ｃは第２溝部７ｂに沿って周方向に移動することができるようになっている。この状態で、ハンドル４ｃに周方向の力を作用させるとハンドル４ｃは第２溝部７ｂに沿って周方向に移動させられ、このとき、ドリル４はケース２に対して若干周方向に相対回転させられるようになっている。

そして、第２溝部７ｂの一端側において、ハンドル４ｃにかける力を解放することにより、図３および図４に示されるように、ハンドル４ｃが、圧縮コイルバネ６の付勢力によって第３溝部７ｃに沿って後端側に移動させられる。ハンドル４ｃが第３溝部７ｃの後端位置（第１の位置）に配されたときには、ドリル４の先端が切刃３の先端から外側に突出した状態に配されるとともに、再度、ケース２に対するドリル４の相対回転が拘束されるようになっている。

前記押圧部材５は、図１および図３に示されるように、ケース２の後端に、後方に向かって突出するシャフト８回りに回転可能に取り付けられた略円板状部材である。押圧部材５に対して長手軸方向の先端に向かって押圧力を加えると、その押圧力がケース２を介して切刃３あるいはドリル４の先端に伝達されるようになっている。また、押圧部材５に対して押圧力を加えた状態で、押圧部材５に対してケース２を相対的に回転させることにより、ケース２の先端に固定された切刃３、あるいは、第１の位置に配された状態のドリル４に、先端に向かう押圧力を付与したまま、長手軸回りの回転力を併せて付与することができるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る骨補填材補填具１を用いて骨欠損部動物モデルを作成する場合について、以下に説明する。
まず第１に、動物の骨、例えば、ラットの大腿骨Ａに骨欠損部Ｂを形成する穿孔作業について説明する。。
まず、ラットの外皮を切開して大腿骨Ａを露出させた状態で、本実施形態に係る骨補填材補填具１を使用し、大腿骨Ａに骨欠損部Ｂを形成する。この場合、ハンドル４ｃを操作して、ケース２の溝７内においてハンドル４ｃを移動させ、図３および図４に示される第２の位置に配置する。

この状態においては、図３および図４に示されるように、ドリル４の先端に設けられた刃部４ａが切刃３の先端から外側に突出させられる。また、この状態において、圧縮コイルバネ６の付勢力により、ハンドル４ｃが第３溝部７ｃの後端位置に保持される。したがって、ハンドル４ｃが第３溝部７ｃに係合することによって、ケース２とドリル４との周方向の相対移動が拘束される。

また、ハンドル４ｃが第３溝部７ｃの後端に保持されることにより、押圧部材５に加えた押圧力がケース２、ハンドル４ｃを介してドリル４に伝達され、ドリル４の先端を大腿骨Ａに刺す方向に押圧力が加えられることになる。

そして、図５の（ａ）に示されるように、大腿骨Ａの所望の位置にドリル４の先端を位置決めし、例えば、掌に押圧部材５を宛がい、ケース２を包み込むように配した指によってケース２を長手軸回りに回転させる。これにより、ドリル４には先端を大腿骨Ａに押し付ける方向の押圧力と、長手軸回りの回転力が作用させられるので、図５（ｂ）に示されるように、ドリル４の刃部４ａが大腿骨Ａに切り込んで穿孔され、大腿骨Ａに骨欠損部Ｂが形成されることになる。

この場合において、ハンドル４ｃが第１の位置に配されているときの、切刃３の先端からのドリル４の突出量を予め設定しておくことにより、切刃３の先端が大腿骨Ａの表面に到達した時点で穿孔作業をやめ、ドリル４を引き抜くことによって、図５（ｃ）に示されるように、所望の深さの骨欠損部Ｂを形成することができることになる。このように、骨欠損部Ｂの形成作業は、押圧部材５に押圧力を加えながらケース２を回転させるだけの単純な、あたかもドライバーによってネジを締め付ける作業と同様の作業により、所望の深さの骨欠損部Ｂをばらつきなく形成することができる。

次に、骨補填材片９の切り出し作業について説明する。
まず、ハンドル４ｃを操作して、ケース２の溝７内においてハンドル４ｃを移動させ、図１および図２に示される第１の位置に配置する。

この状態においては、図１および図２に示されるように、ドリル４の先端に設けられた刃部４ａが切刃３の先端から完全に内側に後退させられる。また、この状態において、圧縮コイルバネ６の付勢力により、ハンドル４ｃが第１溝部７ａの後端位置に保持される。したがって、ハンドル４ｃが第１溝部７ａに係合することによって、ケース２とドリル４との周方向の相対移動が拘束される。また、このとき、切刃３内に後退したドリル４の先端と、切刃３の内面とによって、図６（ａ）に示されるように、骨補填材片９を形成するための所定の容積の収容部１０が形成される。

また、ハンドル４ｃが第１溝部７ａの後端に保持されることにより、押圧部材５に加えた押圧力がケース２を介して切刃３に伝達され、切刃３の先端を骨補填材ブロック１１に刺す方向に押圧力が加えられることになる。

そして、図６の（ｂ）に示されるように、骨補填材ブロック１１の表面に切刃３の先端を位置決めし、例えば、掌に押圧部材５を宛がい、押圧部材５に押圧力を加えることにより、切刃３が骨補填材ブロック１１に刺し込まれる。骨補填材ブロック１１は、例えば、βリン酸三カルシウム多孔体により構成され、比較的柔らかい部材なので、切刃３を刺し込むだけで骨補填材片９が切り出されることになる。

この場合において、骨補填材ブロック１１自体の厚さ寸法を切り出す骨補填材片９の厚さ寸法に最初から形成しておくことにより、切刃３によって骨補填材ブロック１１を貫通することで所望の大きさの骨補填材片９が得られることになる。そして、このとき、切り出された所望の体積の骨補填材片９は、切刃３の内側に形成されている収容部１０内に収容されることなる。

この状態で、図６（ｃ）に示されるように、骨補填材ブロック１１から切刃３を抜き出すことにより、切り出した骨補填材片９を収容部１０内に収容した状態で取り出すことができる。このようにして得られた骨補填材片９は、切刃３を押し型のように使用して骨補填材ブロック１１から切り抜いたものであるため、切刃３の内径寸法と同等の外径寸法を有する円柱状に形成されている。また、ドリル４の外径寸法と切刃３の内径寸法とはほぼ同等に形成されているので、骨補填材片９の外径寸法はドリル４の外径寸法、すなわち、ドリル４によって形成された骨欠損部Ｂの内径寸法とほぼ同等に形成されていることになる。
このように、骨補填材片９の切り出し作業は、押圧部材５に押圧力を加えるだけの単純な作業であり、所望の外径寸法の骨補填材片９をばらつきなく形成することができる。

次に、切り出した骨補填材片９の骨欠損部Ｂへの補填作業について説明する。
まず、図７（ａ）に示されるように、骨補填材片９を収容部１０内に収容した状態の骨補填材補填具１を骨欠損部Ｂに近接させ、同図（ｂ）に示されるように、切刃３の先端を骨欠損部Ｂの入口に宛がう。このとき、ドリル４の外径寸法と、切刃３の先端の径寸法とはほぼ同等に形成され、しかも、切刃３の外面は、先端に向かって先細になるテーパ外面３ａに形成されているので、切刃３の先端を部分的に骨欠損部Ｂの入口に差し入れた状態に位置決め配置することができる。

そして、この状態で、ハンドル４ｃを操作して、ハンドル４ｃに圧縮コイルバネ６の付勢力より大きな力を加え、第１溝部７ａ内を先端側に向けてハンドル４ｃを移動させる。これにより、図７（ｃ）に示されるように、ハンドル４ｃに加えた力によってドリル４が先端側に向けて移動され、ドリル４先端によって収容部１０に収容されている骨補填材片９が切刃３の外部に押し出される。
切刃３の先端は、骨欠損部Ｂの入口に一部を差し入れて位置決め状態に配されているので、骨補填材片９は、切刃３をガイドとして押し出され、切刃に位置決め状態に配されている骨欠損部Ｂ内にスムーズに補填されることになる。

この後に、図７（ｄ）に示されるように、骨補填材補填具１の切刃３を骨欠損部Ｂから引き抜くことにより、骨補填材片９が骨欠損部Ｂに補填された状態に留置される。
このように、骨補填材片９の補填作業も、ハンドル４ｃに力を加えるだけの単純な作業であり、熟練を要することなく誰でも、同じ品質で骨補填材片９を骨欠損部Ｂに補填することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る骨補填材補填具１によれば、骨欠損部Ｂの形成、骨補填材片９の切り出しおよび骨補填材片９の補填作業のいずれにおいても、単純な操作によって行うことができるので、作業に熟練を要さず、誰でも簡単に、同じ品質の骨欠損動物モデルを作成することができるという効果がある。そして、これらの一連の作業を単一の工具によって行うことができるので、作業の繁雑さを低減することができるという効果もある。

なお、本実施形態においては、ケース２の横断面を円形断面としたが、これに代えて、６角形断面等の多角形断面を採用してもよい。また、ケース２の外面に滑り止め用の凹凸を設けてもよい。また、穿孔具としてドリル４を例に挙げて説明したが、切刃３と同様の円環状のカッターを採用してもよい。また、切刃３は円筒形状に形成したが、先端部を平坦ではなく波歯に形成してもよい。

また、切刃３に長手方向に沿うスリット（図示略）を形成しておき、ドリル４が貫通するときには、スリットを若干広げて拡径し、骨補填材片９を切り出すときにはスリットが幅を狭めて縮径するように構成してもよい。このようにすることで、骨補填材片９の外径寸法を骨欠損部Ｂの内径寸法よりもより小さくすることができ、補填作業をさらに容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係る骨補填材補填具であって、第２の位置に配されている状態を示す縦断面図である。 図１の骨補填材補填具の正面図である。 図１の骨補填材補填具であって第１の位置に配されている状態を示す縦断面図である。 図３の骨補填材補填具の正面図である。 図１の骨補填材補填具を用いた骨欠損部の形成作業を説明する工程図である。 図１の骨補填材補填具を用いた骨補填材片の切り出し作業を説明する工程図である。 図１の骨補填材補填具を用いた骨補填材片の補填作業を説明する工程図である。

符号の説明

Ａ 大腿骨（骨）
Ｂ 骨欠損部
１ 骨補填材補填具
３ 切刃
３ａ テーパ外面
４ ドリル（穿孔具）
５ 押圧部材
６ 圧縮コイルバネ（付勢手段）
７ 溝（穿孔具保持手段）
９ 骨補填材片
１０ 収容部
１１ 骨補填材ブロック

Claims (6)

1. 動物の骨に骨欠損部を形成する穿孔具と、
   骨補填材ブロックから、円柱状の骨補填材片を切り出す円環状の切刃とを備え、
   前記穿孔具が、前記切刃の内側に、該切刃の先端から出没可能に配置されるとともに、前記切刃の先端から内側に後退させられた状態で切刃の内側に前記骨補填材片の収容部が形成される位置まで後退可能に設けられている骨補填材補填具。
2. 前記切刃が、前記穿孔具の外径寸法より若干大きな内径寸法を備えるとともに、先端に向かって先細になるテーパ外面を有する請求項１に記載の骨補填材補填具。
3. 穿孔具を、切刃の先端から外側に突出した状態の第１の位置と、切刃の先端から内側に後退した状態の第２の位置とに保持可能な穿孔具保持手段を備える請求項１または請求項２に記載の骨補填材補填具。
4. 前記穿孔具保持手段が、穿孔具を第１の位置から解除したときに、第２の位置に付勢する付勢手段を備える請求項３に記載の骨補填材補填具。
5. 前記切刃の軸方向に沿って前記先端とは反対側に配される位置に、切刃および穿孔具を先端に向かって押圧可能な押圧部材を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の骨補填材補填具。
6. 前記押圧部材が、前記切刃および穿孔具の中心軸回りに、これら切刃および穿孔具に対して相対回転可能に取り付けられている請求項５に記載の骨補填材補填具。

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