JP2013022446A - 骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体が本体の内部に侵入することを防止し、かつ骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置を提供する。
【解決手段】 マイクロ電池によって発光部２０に電力を供給する給電部３０は本体２の密閉された格納空間の一端に設けられる。発光部２０は、本体２の格納空間内であって、光散乱部４０に対応する格納空間内の所定位置に設けられる。また、凸円弧状鏡面を有する散乱部４０は、本体２の格納空間内に設けられる。発光部２０は給電部３０が供給する電力によって起動され、直線光を光散乱部４０に投射する。投射された光は光散乱部４０によって散乱された後、透光窓５０から本体２の外部に放出される。給電部３０、発光部２０、および光散乱部４０を格納する格納空間は密閉されているため、体内の液体が侵入することはない。これにより、発光部２０などは体内の液体に接触することなく、横方向への発光機能を維持することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置に関するものである。

臨床において、二十年近く多数の下肢骨折および一部分の上肢骨折の治療に採用される「髄内釘固定術」は、髄内釘を挿入する際、骨髄ガイドワイヤの誘導が必要であり、骨髄ガイドワイヤに管状の髄内釘を被せ、慎重に骨髄内に挿入する。

ねじ（ｓｃｒｅｗ）で髄内釘の両端を固定する手技は比較的難しく、患部に髄内釘の両端固定孔の位置を確定し、骨に孔を開けて固定する。このとき、髄内釘が既に骨髄内に挿入され、かつ骨および筋肉に覆われるため、整形外科の医師は目視で正確な固定孔の位置を判断することができない。

従来の技術において、上述した問題を解決する方式は次の通りである。米国特許第５４１７６８８号により提示された医療用体内照明装置は、ガイドワイヤの前端にランプ装置を配置し、ガイドワイヤの前端の側壁に孔を開け、ガイドワイヤの遠端と電源コードとを連結することによってランプを発光させることである。このとき骨髄ガイドワイヤを患部に差し込み、体内から発光させれば髄内釘の適切な固定孔位置を判断することができる。

台湾特許第４８５０３６号により提示された照明装置付き骨髄ガイドワイヤは、可撓性のあるガイドワイヤの前端と照明装置とを結合させることが特徴であり、照明装置から放出された可視光または近赤外線が動物体の組織を透過できる。髄内釘固定術を行う際、骨髄ガイドワイヤを骨髄内の髄内釘の中に据え、髄内釘の固定孔から放出された光線を体外から観察すれば、髄内釘の固定孔を迅速かつ容易に位置決めすることができる。

上述した二つの従来の技術は、照明によって体内を照らし位置決めを行って手術を進めるステップを採用することによって余計に傷を付けるリスクを減少させ、手術の利便性を高める。しかしながら、光源はガイドワイヤの前端に設けられ、光は確実に横方向に放出されず、主に縦方向に沿って進行するため、執刀者が観察できる光強度が非常に弱く、光源効率を増大させる必要があるのに対し、電気消費量が多くなるか、或いは光強度が高くなって人体に傷害を与えるという欠点が生じる。

特に、上述した米国特許に記載された医療用体内照明装置は、横方向に孔を開け、光を横から放出するが、光源位置に形成された開放構造は密閉されていないため、手術を行う際、液体が照明装置に侵入し、装置故障または患部汚染を引き起こす可能性がある。

照明装置と骨髄ガイドワイヤとは一体成形であるため、メーカーが異なる骨髄ガイドワイヤごとに照明装置を用意する必要があり、費用が高くなる。骨髄ガイドワイヤまたは照明装置が故障し、取り換えが必要である際、装置一式を処分し、資源を浪費するという問題が起こる。また、照明装置は骨髄ガイドワイヤの前端に位置し、手術を行う際、骨髄内に差し込まれる。手術過程においてランプを保護する構造は何もないため、ランプが硬い骨組織に衝突し、骨髄内において破損してしまうような事態が発生しやすい。

骨髄ガイドワイヤによって髄内釘固定術を行う際、効率がよく安全性が高い方式は照明装置から放出された光線によって固定孔を位置決めすることである。それに対し、上述した従来の構造の欠点を解決し、発光装置の発光効率を増進し、利便性および実用性を高めるため、本発明による様々な骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光照明装置が研究開発された。

米国特許第５４１７６８８号明細書 台湾特許第４８５０３６号明細書

本発明は、液体が本体の内部に侵入することを防止し、かつ骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置を提供することを主な目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明による骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置は、本体、保護体、光散乱部、発光部、給電部、光強度調整部、少なくとも一つの透光窓、および連結部を備える。本体は内部が密閉された格納空間を形成する。保護体は本体の一端に設けられる。光散乱部は格納空間内の保護体側に設けられる。発光部は本体の格納空間の所定位置に装着され、光散乱部に向けて発光する。格納空間の一端に設けられる給電部は発光部に電力を供給する。光強度調整部は必要に応じ、発光部が発する光を適切な強度に調整する。少なくとも一つの透光窓は本体の側辺に設けられ、格納空間内で散乱する光を外部に放射する。連結部は本体の他端に設けられ、本体と骨髄ガイドワイヤとを連結する。

本発明による骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置の本体は、内部が密閉された格納空間を形成する。これにより、体内の液体が格納空間内の侵入することを防止することができる。また、格納空間内部には、骨髄ガイドワイヤの進行方向に対して横方向に光を放射する給電部、発光部および光散乱部を格納する。これにより、体内の液体が侵入することによる給電部、発光部および光散乱部など横方向発光装置の発光機能の喪失を防止することができる。

また、本発明による骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置の本体には連結部が設けられる。これにより、連結部は、本体と骨髄ガイドワイヤとを連結または取り外すことができる。したがって、異なる骨髄ガイドワイヤに対して本発明の横方向発光装置を取り付けることができる。

本発明の一実施形態による骨髄ガイドワイヤと結合できる横方向発光装置の構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による骨髄ガイドワイヤと結合できる横方向発光装置と骨髄ガイドワイヤとが結合した状態を示す側面図である。 本発明の一実施形態による骨髄ガイドワイヤと結合できる横方向発光装置によって脛骨骨折に対し髄内釘固定術を行う状態を示す模式図である。

本発明は、異なる実施形態によって表示できる。図面に示した形態および明細書に記載された一実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎないため、本発明は明細書内の図面または実施形態に限定されるものではない。
以下、本発明による骨髄ガイドワイヤと結合できる横方向発光装置を図面に基づいて説明する。

（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置１は、本体２、保護体１０、連結部６０、光散乱部４０、発光部２０および少なくとも一つの透光窓５０を備える。

本体２は、内部が密閉された格納空間を形成する略円柱状を成している。本体２は断熱機能および生体との親和性を有する材料から形成される。

保護体１０は、硬質材料から形成されており、本体２の一端に連結される。保護体１０は錐体の形状をなしており、本体２を保護して後述する髄内釘８内（図３参照）をスムーズに移動する。

連結部６０は、本体２の他端に装着され、本体２と骨髄ガイドワイヤ７とを連結する。連結部６０は弾性および収縮性のある材料から形成される。本実施形態では、連結部６０の外部のスリーブにねじ山を有するリングを配置する。

光散乱部４０は、本体２の密閉された格納空間内に格納され、凸円弧状鏡面を有する。光散乱部４０の表面は金属酸化膜のコーディングによって形成される。

発光部２０は、本体２の密閉された格納空間内であって、光散乱部４０に対応する所定位置に設けられる発光ダイオードである。また、給電部３０は本体２の密閉された格納空間の一端に設けられる。給電部３０はマイクロ電池によって発光部２０に電力を供給する給電システムを採用する。本実施形態では、発光部２０と給電部３０との間に光強度調整部２１を設ける。光強度調整部２１は内部に可変抵抗を有し、発光部２０を流れる電流を調整することによって発光部２０が放射する光強度の大きさを調整する。発光部２０は給電部３０が供給する電力によって起動され、光強度が光強度調整部２１によって調整された後、強度が適切な直線光を光散乱部４０に投射する。

少なくとも一つの透光窓５０は、ガラスからなり、本体の側辺に配置される。透光窓５０は、プリズム形状の反射鏡面を有しており、本体２の密閉された内部の光を集光し、外部に透過する窓効果を有する。本実施形態では、本体２には透光窓５０は２つ受けられる。格納空間内の光は光散乱部４０によって散乱、屈折した後、透光窓５０から外部に放出される。

（作用）
図２には本実施形態における骨髄ガイドワイヤと結合できる横方向発光装置１の発光過程を示す。給電部３０のマイクロ電池によって発光部２０の発光ダイオードに電力が供給される。発光部２０は、光強度調整部２１によって調整された電流値に応じた強度の直線光を放出する。直線光は光散乱部４０に当たる際、光散乱部４０上の凸円弧状反射鏡面によって散乱し、散乱した光は透光窓５０に入射する。入射した散乱光は透光窓５０によって集光され、集光された光は透光窓５０から本体２の横方向に放出される。

上述の実施形態の横方向発光装置１を用いた実験検証により、本実施形態の横方向発光装置１は格納空間内で光の放出方向を変え、透光窓において光を集光し、そののち鮮明な光を本体１の横方向に放出することによって体外からの位置決めおよび横方向発光装置１の移動場所の観察を容易に行うことができることが判明した。

以下、本実施形態による横方向発光装置１の本体２と骨髄ガイドワイヤ７と結合させて脛骨骨折に対し髄内釘固定術を行う際、固定孔を位置決めするステップを図３に基づいて詳細に説明する。

（１）横方向発光装置１の本体２は連結部６０によって可撓性のある骨髄ガイドワイヤ７の一端に固定される。連結部６０は骨髄ガイドワイヤ７との結合を行う際、連結部６０の弾性、収縮性、および摩擦力を増大させる内側に形成された歯状構造によって本体２と骨髄ガイドワイヤ７とを堅固に連結する。

（２）髄内釘８上の固定孔を位置決めする際、比較的遠い二つの遠端固定孔(ｄｉｓｔａｌ ｈｏｌｅｓ)９１を先に位置決めする。まず骨髄ガイドワイヤ７を後退させ、横方向発光装置１を髄内釘８の長さにより推算された髄内釘８の遠端固定孔９１のあたりに位置させる。続いて給電部３０を起動し、発光部２０に電力を供給する。このとき、光強度調整部２１は発光部２０に供給される電流値を調整する。発光部２０は調整された電流値の大きさに応じて適切な強度の直線光を放出する。光は直進し、光散乱部４０に当たって散乱する。散乱した光は透光窓５０によって本体２の横方向に放出される。続いて本体２と結合した骨髄ガイドワイヤ７を徐々に前後移動させ、所定の固定孔から光が透過することを観察できるまで続ける。続いて上述したステップの方向に従って連続的に移動すると同時に透過した光線を観察する。光の強度が漸増する場合には同じ方向に移動する。光線の強度が漸減する場合には反対方向に移動する。これにより、所定の固定孔の位置を大体決める。大体決めた位置において、さらに細かく漸進して横方向発光装置１を往復移動させ、輝度が最大の点の位置を確認できるまで続ける。続いて観察の角度を変え、対称的な円形を呈する光を有する点の位置を見付けるまで持続的に観察する。円形の円心は髄内釘８の固定孔の中心点となる。続いて中心点の位置を標記する。

（３）続いて、骨髄ガイドワイヤ７を少し後退させ、横方向発光装置１を上述のステップにおいて標記された中心点から離す。標記した中心点のあたりに位置する皮膚を切って骨を露出し、そののちドリルで骨に孔を開け、ねじを締め付けて固定する。

（４）ステップ（２）およびステップ（３）を繰り返し、二つの比較的近い遠端固定孔９１および二つの近端固定孔(ｐｒｏｘｉｍａｌ ｈｏｌｅｓ)９２を位置決めし、ねじを締め付けて固定する。

（効果）
（ア）横方向発光装置１の本体２は、内部が密閉された格納空間を形成する。これにより、体内の液体が格納空間内に侵入することを防止する。また、格納空間内部には、骨髄ガイドワイヤ７の進行方向に対して横方向に光を放射する給電部３０、光強度調整部２１，発光部２０、および光散乱部４０を格納されている。これにより、体内の液体が給電部３０や発光部２０などに接触することにより横方向発光装置１の発光機能が汚染または破損することを防止する。したがって、手術中におけるトラブルの発生を防止することができることから、手術における位置決めにかかる手術時間を大幅に短縮することができる。

（イ）連結部６０は、弾性および伸縮性を有する材料からなる。これによって、連結部６０と骨髄ガイドワイヤ７とを連結する場合、堅固に連結することができ、また、必要に応じて取り外すことができる。さらに、連結部６０のリングにはねじ山が形成されており、連結部６０と骨髄ガイドワイヤ７とをより堅固に連結することができる。これらにより、連結部６０を備える本体２は、任意の骨髄ガイドワイヤと緊密に結合することができる。

（ウ）本体２は、前端に保護体１０を配置し本体２を保護する。これにより、手術を行う際、本体２が硬い骨組織に衝突して内部の構造および機能を損傷することを防止することができる。

（エ）本体２内部の光散乱部４０は、光散乱部４０に衝突した光を曲面構造および光を反射する性質によって散乱する。これにより、横方向発光装置１の横方向に光を放射することができる。

（オ）本体２内部に光強度調整部２１を配置することによって光を適切な強度まで調整することができる。これにより、光散乱部４０における散乱光の強度を低下させ、容易に固定孔の位置決めを行うことができる。

（カ）本実施形態の横方向発光装置１と結合した骨髄ガイドワイヤ７によって髄内釘固定術を行う際、横方向への光強度が大きいため、髄内釘の固定孔を明確に確認することができる。

（キ）上述したように、本実施形態の横方向発光装置１は手術過程に突発的な状況を引き起こすリスクを発生しないため、手術を効率よくスムーズに進行させることができるだけでなく、医師および患者の役に立つことができる。

（その他の実施形態）
（Ａ）上述した実施形態では、本体は２つの透過窓を備え、格納空間内部の光は２つの透過窓から外部に放射されるとした。しかしながら、本体の光が透過する部分はこれに限定されない。本体が透明材料で形成され、格納空間内の光が格納空間を形成する本体全面から透過してもよい。

（Ｂ）上述した実施形態では、保護体は硬質材料から形成される錐体形状であるとした。しかしながら、保護体の材料および形状はこれに限定されない。保護体は弾性体から形成されてもよい。また、保護体は本体と一体成形されてもよい。

（Ｃ）上述した実施形態では、光散乱部の表面はコーディングによって金属酸化膜に形成されるとした。しかしながら、光散乱部の表面はこれに限定されない。光を反射できるガラス薄膜、プラスチック薄膜またはアクリル板であってもよい。

（Ｄ）上述した実施形態では、光散乱部は凸円弧状鏡面形状を有するとした。しかしながら、光散乱部の形状はこれに限定されない。光散乱部の反射面は直線光を散乱させて透光窓に当てることができる傾斜角度を有していてもよい。

（Ｅ）上述した実施形態では、透光窓は、ガラスからなり、プリズム形状の反射鏡面を有しているとした。しかしながら、透光窓の材料および形状はこれに限定されない。透光窓は、アクリルまたはプラスチックの透明材料から形成されてもよい。また、透光窓は、表面に反射面を有する逆錐体の形状をなしてもよい。

（Ｆ）上述した実施形態では、連結部は、弾性および収縮性のある材料から形成されているとした。しかしながら、連結部の材料はこれに限定されない。連結部は軟質スリーブから構成されてもよい。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１：横方向発光装置、
２：本体、
７：骨髄ガイドワイヤ、
８：髄内釘、
１０：保護体、
２０：発光部、
２１：光強度調整部、
３０：給電部、
４０：光散乱部、
５０：透光窓、
６０：連結部、
９１：遠端固定孔、
９２：近端固定孔。

Claims (13)

1. 密閉された格納空間を形成する本体と、
   前記本体の一端に設けられる保護体と、
   前記格納空間内の前記保護体側に設けられる光散乱部と、
   前記格納空間内の所定の位置に設けられ、前記光散乱部に向けて発光する発光部と、
   前記格納空間の一端に設けられ、前記光照射部に電力を供給する給電部と、
   前記本体の側辺に設けられ、前記格納空間内で散乱する光を前記本体の外部に放射する透光窓と、
   前記本体の他端に設けられ、前記本体と骨髄ガイドワイヤとを連結する連結部と、
   を備えることを特徴とする骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
2. 前記本体は、断熱機能および生体との親和性を有する透明材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
3. 前記保護体は、硬質材料から構成され、前記本体を保護してスムーズに前進させることができることを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
4. 前記透光窓は、表面に反射面を有する逆錐体形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
5. 前記透光窓は、光を透過するガラス、アクリルまたはプラスチックから構成されることを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
6. 前記光散乱部の表面は、凸円弧状反射面であることを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
7. 前記光散乱部の表面は、コーティングによって形成された金属酸化膜を有するガラス、プラスチックシートまたはアクリル板であることを特徴とする請求項６に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
8. 前記光散乱部の反射面は、直線光を散乱させ透光窓に当てることができる傾斜角度を呈することを特徴とする請求項６に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
9. 前記給電部は、内部にマイクロ電池を有することによって前記発光部に給電することを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
10. さらに前記発光部と前記給電部との間に配置され、前記発光部が発する光の強度を調整する光強度調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
11. 前記光強度調整部は、可変抵抗によって前記発光部を流れる電流量を調整することを特徴とする請求項１０に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
12. 前記連結部は、前記連結装置と前記骨髄ガイドワイヤとの嵌合の際に生じる摩擦力によって前記本体が前記骨髄ガイドワイヤと堅固に結合することができるスリーブを有することを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。
13. 前記連結部は、らせん状歯部または少なくとも一つの固定用ねじが形成されている金属リングを有し、
    前記連結部と前記骨髄ガイドワイヤとの連結を行うとき、前記金属リングを堅固に締め付けることができることを特徴とする請求項１に記載の骨髄ガイドワイヤと結合可能な横方向発光装置。

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