JP2010240161A - フレキシブルシャフト及びこのシャフトを用いた治具 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた折り曲げ機能を有しながら、使用時に付着した異物を容易に且つ確実に除去することが可能であり、特に医療用途に好適に利用可能であるフレキシブルシャフト及びこのシャフトを用いた治具を提供すること。
【解決手段】長さ方向の一部分に折り曲げ可能な可撓性領域２を備えたシャフト１であって、前記可撓性領域は、長さ方向に連続して設けられた複数の薄肉部からなり、隣接する薄肉部の厚み方向が互いに異なることを特徴とするフレキシブルシャフト及びこのシャフトを用いた治具とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブルシャフト及びこのシャフトを用いた治具に関し、特に医療用の穿孔用治具等として好適に使用されるフレキシブルシャフト及び治具に関する。

骨折やリウマチの治療において、ピンやボルト等のファスナーを使用して骨を固定することがある。この場合、ドリルを用いて骨にファスナー挿入用の下穴加工を行うが、加工時において骨に対するドリルの角度を一定に保持しなければならない。
通常、下穴加工はドリルを直接電動工具に取り付けて行うが、骨の表面は平面状ではなく、しかも骨自身を完全に固定することができないため、下穴加工は非常に困難な作業である。

かかる実状に鑑みて、ドリルのシャフトに、筒状部とレバーを備えたガイド部材を装着するとともに、シャフトを折り曲げ可能なフレキシブルシャフトとした治具が提案され、実際の医療現場において用いられている。
この治具によれば、一方の手でシャフトに連結された電動工具を保持し、もう一方の手でレバーを握り、筒状部の先端を骨に押し当てた状態でドリルを筒状部に挿通することにより作業を行うことができるとともに、折り曲げ可能なフレキシブルシャフトにより、ドリルと電動工具の角度が多少傾いても問題なく作業を行うことが可能である。

このような従来の治具におけるフレキシブルシャフトの構造は、スプリング式（下記特許文献１，２参照）や、パイプ加工式（下記特許文献３，４参照）等である。
しかし、これらの構造は、折り曲げ機能の点では問題がないが、実際の使用においては大きな問題を有していた。

すなわち、従来の治具を用いて骨に下穴加工を行った場合、加工時に発生した骨粉や人体の組織の小片（以下、異物という）が、フレキシブルシャフトのスプリングやパイプの内部に入り込んでしまう。そのため、清掃により異物を完全に除去することが非常に困難であり、衛生面において大きな問題があった。また、フレキシブルシャフトの構造が複雑であり、高価であるという問題もあった。

特開平４−３０９３６８号公報 特表２００５−５３０５９１号公報 特開２００６−２８０９４３号公報 特開平８−１６４１４１号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、優れた折り曲げ機能を有しながら、使用時に付着した異物を容易に且つ確実に除去することが可能であり、特に医療用途に好適に利用可能であるフレキシブルシャフト及びこのシャフトを用いた治具を提供するものである。

請求項１に係る発明は、長さ方向の一部分に折り曲げ可能な可撓性領域を備えたシャフトであって、前記可撓性領域は、長さ方向に連続して設けられた複数の薄肉部からなり、隣接する薄肉部の厚み方向が互いに異なることを特徴とするフレキシブルシャフトに関する。

請求項２に係る発明は、一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°以下の一定角度ずつ変化していることを特徴とする請求項１記載のフレキシブルシャフトに関する。

請求項３に係る発明は、一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°、１８０°、２７０°、３６０°の順に変化していることを特徴とする請求項２記載のフレキシブルシャフトに関する。

請求項４に係る発明は、Ｔｉ_３（Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ，Ｏ）なる組成を有する体心立方構造のβ型チタン合金からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のフレキシブルシャフトに関する。

請求項５に係る発明は、先端にドリル部を有し、後端に該ドリル部を回転させる駆動源のチャックに保持されるジョイント部を有し、前記ドリル部と前記ジョイント部との間に前記可撓性領域を備えていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のフレキシブルシャフトに関する。

請求項６に係る発明は、請求項５記載のフレキシブルシャフトと、該フレキシブルシャフトに装着されるガイド部材とからなり、前記フレキシブルシャフトは、前記ドリル部と前記可撓性領域との間に円柱状部を有し、前記ガイド部材は、該円柱状部に対して外嵌されるとともに外嵌状態において前記ドリル部を収容可能な筒状部と、該筒状部から延出されて使用者の持ち手となるレバーとからなることを特徴とする穿孔用治具に関する。

請求項７に係る発明は、医療用途に使用されることを特徴とする請求項６記載の穿孔用治具に関する。

請求項１に係る発明によれば、折り曲げ可能な可撓性領域が、長さ方向に連続して設けられた複数の薄肉部からなることから、シャフトに曲げ応力が加わると、強度が弱い薄肉部において折れ曲がることができる。ここで、隣接する薄肉部の厚み方向が互いに異なることから、複数の方向への折り曲げが可能となり、優れた可撓性を有するフレキシブルシャフトとなる。更に、薄肉部の数や厚さを変化させることにより、簡単に可撓性の程度を調整することができる。
また、従来のスプリング式やパイプ加工式とは異なり、可撓性領域が外面のみからなり内面を有していない（切れ目が無い）構造であるため、使用時に付着した異物を容易に且つ確実に除去することが可能であり、衛生的に非常に優れたものとなり、医療用途に特に好適に利用可能なフレキシブルシャフトとなる。
更に、可撓性領域の構造が簡単であるため、安価に製造することができる。

請求項２に係る発明によれば、一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°以下の一定角度ずつ変化していることから、可撓性領域においてシャフトを様々な角度にスムーズに折り曲げることが可能となる。

請求項３に係る発明によれば、一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°、１８０°、２７０°、３６０°の順に変化していることから、可撓性領域においてシャフトを上下左右方向に折り曲げることが可能となるとともに、薄肉部の加工が容易であるため、安価に製造することができる。

請求項４に係る発明によれば、Ｔｉ_３（Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ，Ｏ）なる組成を有する体心立方構造のβ型チタン合金からなることから、可撓性及び耐久性に優れたフレキシブルシャフトとなる。

請求項５に係る発明によれば、先端にドリル部を有し、後端に該ドリル部を回転させる駆動源のチャックに保持されるジョイント部を有し、ドリル部とジョイント部との間に可撓性領域を備えていることから、電動工具等の駆動源に連結して穴あけ用の治具として使用することができる。そして、穴あけ作業時において、ドリル部と電動工具等の角度が多少傾いても、可撓性領域が曲がることにより問題なく正確に作業を行うことが可能である。

請求項６に係る発明によれば、請求項５記載のフレキシブルシャフトと、該フレキシブルシャフトに装着されるガイド部材とからなり、フレキシブルシャフトは、ドリル部と可撓性領域との間に円柱状部を有し、ガイド部材は、該円柱状部に対して外嵌されるとともに外嵌状態においてドリル部を収容可能な筒状部と、該筒状部から延出されて使用者の持ち手となるレバーとからなることから、一方の手でシャフトに連結された電動工具等を保持し、もう一方の手でレバーを握り、筒状部の先端を骨に押し当てた状態でドリル部を筒状部に挿通することにより作業を行うことができ、しかも、折り曲げ可能なフレキシブルシャフトにより、ドリルと電動工具の角度が多少傾いても問題なく作業を行うことが可能な穿孔用治具となる。

請求項７に係る発明によれば、医療用途に使用されることにより、骨折やリウマチ等の治療において、ドリルを用いて骨にファスナー挿入用の下穴加工を行う作業を正確に且つ容易に行うことができる。また、作業時にフレキシブルシャフトに付着した骨粉等の異物が可撓性領域の内部に入り込むことがないため、異物の除去を容易且つ確実に行うことができ、衛生面で非常に優れた治具となる。

本発明に係るフレキシブルシャフトの一例を示す全体図である。 本発明に係るフレキシブルシャフトの可撓性領域の拡大図である。 本発明に係るフレキシブルシャフトの拡大断面図であって、（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係るフレキシブルシャフトを可撓性領域にて折り曲げた状態を示す拡大図である。 本発明に係るフレキシブルシャフトの変更例の拡大断面図であって、（ａ）〜（ｄ）は夫々一の薄肉部から長さ方向に連続する複数の薄肉部の断面を長さ方向に沿う順番に示している。 本発明に係るフレキシブルシャフトの変更例の拡大断面図であって、（ａ）〜（ｅ）は夫々一の薄肉部から長さ方向に連続する複数の薄肉部の断面を長さ方向に沿う順番に示している。 本発明に係る穿孔用治具の一例を示す全体図である。 本発明に係る穿孔用治具のガイド部材を示す図である。 本発明に係る穿孔用治具の使用状態を示す図である。

以下、本発明に係るフレキシブルシャフト及びこのシャフトを用いた治具の好適な実施形態について、図面を適宜参照しながら説明する。
図１は本発明に係るフレキシブルシャフトの一例を示す全体図である。
本発明に係るフレキシブルシャフト（１）は、長さ方向の一部分に折り曲げ可能な可撓性領域（２）を備えている。

図２は可撓性領域（２）の拡大図であり、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
可撓性領域（２）は、シャフトの長さ方向に連続して設けられた複数の薄肉部（３）からなり、隣接する薄肉部（３）の厚み方向が互いに異なっている。
尚、薄肉部（３）の厚み方向とは、図３において矢印で示されている方向である。

薄肉部（３）は、一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°以下の一定角度ずつ変化するように形成されている。

図１乃至図３に示したフレキシブルシャフトでは、上記一定角度が９０°である場合が示されている。
すなわち、このフレキシブルシャフトでは、一の薄肉部（図２の一番左側の薄肉部）の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°、１８０°、２７０°、３６０°の順に変化している。

図４は、図１乃至図３に示したフレキシブルシャフトを折り曲げた状態を示している。
図示のように、フレキシブルシャフト（１）は、折り曲げ可能な可撓性領域（２）が、長さ方向に連続して設けられた複数の薄肉部（３）からなることから、シャフトに曲げ応力が加わると、強度が弱い薄肉部（３）において折れ曲がることができる。
ここで、隣接する薄肉部（３）の厚み方向が互いに異なることから、複数の方向への折り曲げが可能となる。図１乃至図４に示したシャフトでは上下左右の４方向への折り曲げが可能となる。

本発明において、上記一定角度は９０°以下であればよく特に限定されない。
図５は一定角度を６０°とした場合、図６は一定角度を４５°とした場合における一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の断面図を示しており、夫々（ａ），（ｂ），（ｃ）・・・の順に長さ方向に連続する薄肉部の断面を示している。
図５の例では、一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°、３６０°の順に変化する。
図６の例では、一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、３６０°の順に変化する。
また、図示していないが、上記一定角度を３０°や１５°等の他の角度としてもよい。
一定角度を小さくすることにより、様々な角度に折り曲げることが可能となり、可撓性が向上する。但し、加工性の観点からは一定角度は大きい方が好ましく、９０°に設定することが最も好ましい。

本発明において、薄肉部（３）の数は特に限定されず、少なくとも２つ以上あればよいが、可撓性を高めるためには多い方が好ましい。
上記一定角度をα°とすると、薄肉部（３）は少なくとも１８０／α以上の数だけ設けることが好ましい。例えば、一定角度が９０°の場合は少なくとも２つ、６０°の場合は少なくとも３つ、４５°の場合は少なくとも４つ設けることが好ましい。このようにすると、上下左右の方向に満遍なく折れ曲がることができる。

本発明に係るフレキシブルシャフト（１）は、薄肉部（３）の数や厚さを変化させることにより、簡単に可撓性の程度を調整することができる。
複数の薄肉部（３）の厚みは全て同じであってもよいし、一部もしくは全部を異ならせてもよい。
薄肉部（３）は、切削加工、塑性加工、成型加工等の任意の加工方法により形成することができるが、耐久性の点から塑性加工により形成することが好ましい。例えば、円柱状の棒体の外周面に対して金型等を用いて対向する２方向から押圧力を加えて扁平状に潰す塑性加工方法（潰し加工）を例示することができる。

本発明に係るフレキシブルシャフト（１）は、可撓性領域（２）を中空とすることが好ましい。更に、可撓性領域（２）以外の部分についても中空としてもよい。
可撓性領域（２）を中空とすることにより、断面係数が小さくなり可撓性が向上するとともに、上記した薄肉部（３）を形成するための塑性加工（潰し加工）を容易に行うことが可能となる。
但し、可撓性領域（２）を中実としたものも本発明に当然含まれる。

本発明に係るフレキシブルシャフトは、可撓性領域（２）が長さ方向に連続して設けられた複数の薄肉部（３）からなるため、１箇所の薄肉部の撓みが少なくても全体として大きな撓みを得ることができる。
そのため、シャフトを構成する素材に加わる応力が小さくなり、可撓性が少ない素材であっても用いることができ、素材の選択の幅が大きくなる。

フレキシブルシャフトの素材は、金属でも非金属でもよいが、医療用に用いる場合には身体への負荷が少ない素材を選択することが好ましい。例えば、セラミック、ガラス、チタン合金、ステンレス等が好適である。
また、Ｔｉ_３（Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ，Ｏ）なる組成を有する体心立方構造のβ型チタン合金（具体的には、Ｔｉ−２３Ｎｂ−０．７Ｔａ−２Ｚｒ−ＯやＴｉ−１２Ｔａ−９Ｎｂ−３Ｖ−６Ｚｒ−Ｏ等）は、可撓性・耐久性に優れているために好適に使用される。
これは、一般にゴムメタル（登録商標）と呼ばれている素材であって、一般の金属材料よりも約一桁大きい弾性変形能（２．５％）を有する超弾性的性質と、室温で９９．９％以上の冷間加工が可能な超塑性的性質とを併せもった素材である。

可撓性領域（２）は、図示の如く角がない形状、具体的には略円板状の薄肉部（３）が連なっている形状であることが好ましい。
これは、後述するようにフレキシブルシャフトを電動工具等に連結して回転させた時に、角があると非常に危険であるためである。

可撓性領域（２）は、図示例ではフレキシブルシャフト（１）の一箇所のみに形成されているが、複数箇所に断続的に形成してもよい。
また、複数箇所に可撓性領域（２）を設ける場合には、夫々の可撓性領域において厚みや数を異ならせてもよい。

本発明に係るフレキシブルシャフトは、従来のスプリング式やパイプ加工式とは異なり、可撓性領域（２）が外面のみからなり内面を有していない（切れ目がない）構造である。
そのため、使用時に付着した異物を容易に且つ確実に除去することが可能であり、衛生的に非常に優れたものとなり、医療用途に特に好適に利用可能なフレキシブルシャフトとなる。
更に、可撓性領域（２）の構造がスプリング式やパイプ加工式のものに比べて簡単であるため、安価に製造することができる。

図１に示すフレキシブルシャフト（１）は、先端にドリル部（４）を有し、後端にドリル部（４）を回転させる駆動源（電動工具等）のチャックに保持されるジョイント部（５）を有しており、ドリル部（４）とジョイント部（５）との間に可撓性領域（２）を備えている。
また、ドリル部（４）と可撓性領域（２）との間に円柱状部（６）を有している。円柱状部（６）の外径は、ドリル部（４）の外径と同じか僅かに大きく設定されている。

このようなフレキシブルシャフトは、電動工具等の駆動源にジョイント部（６）を連結して穴あけ用の治具として使用することができる。そして、穴あけ作業時において、ドリル部（４）と電動工具等の角度が多少傾いても、可撓性領域（２）が曲がることにより問題なく作業を行うことが可能である。

本発明に係るフレキシブルシャフトは、少なくとも長さ方向の一部分に上記した可撓性領域（２）を備えたシャフトであればよく、ドリル部やジョイント部を有さないものであってもよい。
また、図示の如く全体として直線状であることが好ましいが、Ｕ字状やＳ字状等の曲線状のものであってもよいし、Ｌ字状やＶ字状等の屈曲した形状であってもよいし、Ｔ字状やＹ字状等の分岐した形状を有するものであってもよい。

図７は本発明に係る穿孔用治具の一例を示す全体図である。
本発明に係る穿孔用治具（１０）は、図１に示した本発明に係るフレキシブルシャフト（１）と、該フレキシブルシャフト（１）に装着されるガイド部材（１１）とから構成されている。

図８はガイド部材（１１）の外観図である。
ガイド部材（１１）は、フレキシブルシャフト（１）の円柱状部（６）に対して外嵌されるとともに外嵌状態においてドリル部（４）を収容可能な筒状部（１２）（図７参照）と、該筒状部（１２）の外面から延出されて使用者の持ち手となるレバー（１３）とからなる。レバー（１３）はフレキシブルシャフト（１）の後方に向けて且つ鋭角をなす方向に延びている。

図９は本発明に係る穿孔用治具の使用状態を示す図である。
本発明に係る穿孔用治具によれば、図示の如く、一方の手でフレキシブルシャフト（１）に連結された電動工具等の駆動源（１４）を保持し、もう一方の手でガイド部材（１１）のレバー（１３）を握りながら、骨（Ｂ）等に対して穿孔作業を行うことができる。
穿孔作業においては、筒状部（１２）の先端を骨（Ｂ）等に押し当てて位置決めした後、ドリル部（４）を筒状部（１２）に挿通し、ドリル部（４）の先端を筒状部（１２）から突出させて骨（Ｂ）等の内部に進入させる。
作業時においては、図示の如く、フレキシブルシャフト（１）が可撓性領域（２）において折れ曲がることができるため、ドリル部（４）と電動工具等の駆動源（１４）の角度が多少傾いても問題なく作業を行うことが可能である。

骨（Ｂ）等に対して穿孔作業を行うと、作業時に骨粉や人体の組織の小片等の異物がフレキシブルシャフト（１）に付着するが、異物は可撓性領域（２）において内部に入り込まずに外面に付着するだけである。そのため、使用後には異物を簡単に除去することが可能であり、衛生面において非常に優れている。

本発明に係るフレキシブルシャフトは、可撓性が要求される部位に対して技術分野を問わずに幅広く利用可能である。具体的には、例えばトルクを伝達するためのシャフトとして好適に利用可能であり、特に医療用穿孔治具に対して好適に利用することができる。

１ フレキシブルシャフト
２ 可撓性領域
３ 薄肉部
４ ドリル部
５ ジョイント部
６ 円柱状部
１０ 穿孔用治具
１１ ガイド部材
１２ 筒状部
１３ レバー
１４ 駆動源

Claims (7)

1. 長さ方向の一部分に折り曲げ可能な可撓性領域を備えたシャフトであって、
   前記可撓性領域は、長さ方向に連続して設けられた複数の薄肉部からなり、
   隣接する薄肉部の厚み方向が互いに異なることを特徴とするフレキシブルシャフト。
2. 一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°以下の一定角度ずつ変化していることを特徴とする請求項１記載のフレキシブルシャフト。
3. 一の薄肉部の厚み方向を０°方向としたとき、該一の薄肉部から長さ方向に順次連続する複数の薄肉部の厚み方向の位相が９０°、１８０°、２７０°、３６０°の順に変化していることを特徴とする請求項２記載のフレキシブルシャフト。
4. Ｔｉ_３（Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ）＋（Ｚｒ，Ｈｆ，Ｏ）なる組成を有する体心立方構造のβ型チタン合金からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のフレキシブルシャフト。
5. 先端にドリル部を有し、後端に該ドリル部を回転させる駆動源のチャックに保持されるジョイント部を有し、
   前記ドリル部と前記ジョイント部との間に前記可撓性領域を備えていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のフレキシブルシャフト。
6. 請求項５記載のフレキシブルシャフトと、該フレキシブルシャフトに装着されるガイド部材とからなり、
   前記フレキシブルシャフトは、前記ドリル部と前記可撓性領域との間に円柱状部を有し、
   前記ガイド部材は、該円柱状部に対して外嵌されるとともに外嵌状態において前記ドリル部を収容可能な筒状部と、該筒状部から延出されて使用者の持ち手となるレバーとからなることを特徴とする穿孔用治具。
7. 医療用途に使用されることを特徴とする請求項６記載の穿孔用治具。

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