JP2015536193A - 医療用保持アーム - Google Patents

Abstract

医療用保持アームが説明され、回転軸（Ｄ）に対して相互に関連して回転可能な２つの継ぎ手体（４０、４２）を有する少なくとも１つの継ぎ手（２４、２６、２８、３０、３２）を備え、第１の継ぎ手体（４０）は複数の固定ピン（４６）を有し、第２の継ぎ手体（４２）は複数の固定凹部（４８）を有し、固定ピン（４６）の数は固定凹部（４８）の数と異なり、固定ピン（４６）のそれぞれは軸方向に先細りにされた係合部分（６６）を有し、固定凹部（４８）のそれぞれは継ぎ手（２４、２６、２８、３０、３２）を固定するために係合部分（６６）のそれぞれを選択的に受け入れるように軸方向に先細りに形成され、継ぎ手（２４、２６、２８、３０、３２）が固定されたとき、固定ピン（４６）の少なくとも１つは先細りにされた固定凹部（４８）の１つにその先細りにされた係合部分（６６）が完全に受け入れられ、他の固定ピン（４６）の少なくとも１つは他の先細りにされた固定凹部（４８）の１つにその先細りにされた係合部分（６６）に部分的にのみ受け入れられる。固定ピン（４６）の係合部分（６６）のそれぞれは少なくとも１つの平坦な第１の接触面（６８）を有し、固定凹部（４８）のそれぞれは少なくとも１つの平坦な第２の接触面（７２）を有する。固定ピン（４６）の係合部分（６６）のそれぞれが固定凹部（４８）に受け入れられるとき、第１の接触面（６８）と第２の接触面（７２）とは少なくとも部分的に相互に平坦接触にある。【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の医療用保持アームに関する。

最近、外科用途（surgical application）のために、益々、例えば、手術台（operating table）の可動軌条（slide rail）に取り付け可能な保持アームを備える補助システムが使用される。例えば、そのような保持アームは腕を支持するための肩手術（shoulder operation）に使用される。それは継ぎ手によって相互に可動連結された（movably coupled）複数のリジッド保持メンバ（rigid holding member）を含む。従って、保持アームは全空間方向（all spatial direction）に自由に移動されると共に所望の位置に確実に固定される。

相互に自由に移動可能な保持アームの２つのリジッド保持メンバをそれぞれ連結する継ぎ手（joint）は、リジッド保持メンバの１つに接続された第１の継ぎ手体（joint body）と他のリジッド保持メンバに接続された第２の継ぎ手体とを含む。相互に対して所望の配置でリジッド保持メンバを固定するために、相互に対して２つの継ぎ手体が固定される必要がある。

そのような固定の可能性は独国特許発明第１０２０９２０９号明細書（DE10209209B4）に記載されている。その点において、継ぎ手体の１つは複数の固定ピン（locking pin）を含み、他方で対応する固定凹部（locking recess）が他の継ぎ手体に形成される。その固定機構（locking mechanism）の本質的な特徴は固定凹部の数が固定ピンの数よりも多いということである。特定の実施の形態においては、１３つの固定凹部と１２つの固定ピンとが提供される。固定状態において、それぞれ固定ピンの１つは完全に固定凹部の１つに係合し、他方で固定ピンに直に隣接する（immediately adjacent）固定ピンはそれらに関連付けられた固定凹部に部分的にのみ挿入される。従って、継ぎ手の隙間の無い固定（clearance-free locking）が補助される。

固定凹部への固定ピンのこの種の係合を可能にするために、固定ピンは円錐台の形状を有する係合部分をそれぞれ含む。固定凹部は同様に円錐台の形状の方法（truncated cone-shaped manner）で先細りにされる。これは継ぎ手の固定状態を保証し、対応する固定凹部に完全に挿入された固定ピンは全面に亘ってその係合部分と固定凹部とが接触する。対照的に、対応する固定凹部に部分的にのみ挿入された固定ピンの係合部分は対応する固定凹部との線接触（line contact）又は非常に僅かな面接触（very slight surface contact）のみを有する。

実用（practical use）においては、先に説明されたような固定を使用する保持アームは高負荷用途（high load application）に関して一定の制限（certain restriction）を受けることが判明した。従って、継ぎ手を解除するために、継ぎ手に作用する解除機構（unlocking mechanism）に連結されたハンドルによって保持アームが操作される必要がある。高負荷である程、より多くの手動力（manual force）が掛けられる必要がある。

本発明は、より高負荷用途をユーザによって便利に取り扱うことができるように先に説明されたような保持アームを改善することを目的とする。

本発明は請求項１の特徴を有する保持アームによってこの目的を解決する。

本発明によれば、それぞれの固定ピンの係合部分（engagement part）は少なくとも１つの平坦な第１の接触面（flattened contact surface）を有する。同様に、それぞれの固定凹部は少なくとも１つの平坦な第２の接触面を有する。固定ピンの係合部分が固定凹部に受け入れられるとき、第１の接触面と第２の接触面とは少なくとも部分的に相互に平坦接触（flat contact）を有する。

本発明による第１の接触面又は第２の接触面の平坦化は、それぞれの接触面が少なくとも湾曲されず、固定ピン又は固定凹部の係合部分の面が好ましくは円錐形であることを意味する。従って、特にそれぞれの固定ピンの係合部分が対応する固定凹部に部分的にのみ挿入されるとき、２つの接触面の部分（region）の固定ピンと固定凹部との間の平坦接触が保証される。従って、不完全な係合の場合は固定ピンと固定凹部の円錐台の形状の設計により固定ピンと固定凹部との間のほぼ線の形状の接触を可能にするだけである独国特許発明第１０２０９２０９号明細書に記載された解除機構によるよりも高負荷用途が可能である。

従って、本発明による造形により、部品（component）、即ち、特に挿入深さが浅い場合の固定ピンの係合部分と固定凹部との常時係合が達成され、平坦方法の相互接触は部品間の面圧を減少させる。低い弾性変形（elastic deformation）と冷間圧接効果（cold welding effect）の欠如とによって引き起こされた低い破断トルク（break-off torque）により、固定された継ぎ手は従来よりも実質的に少ない手動力で解放され得る。

これは、固定ピンが固定凹部に部分的にのみ係合するとき、特に肯定的な効果（positive effect）を有する。更に、これはそれぞれの固定ピンの縁におけるより高い耐摩耗性（wear resistance）をもたらす。

より高い負荷容量により、本発明による保持アームは、従来と比較して他用途、特に高負荷と動的領域の用途、例えば、脚用途、身体支持、及び他の同種のものに使用されても良い。更に、保持アームは、現在、例えば、義手（artificial limb）を駆動するときに生じる衝撃負荷（impulse loading）に対して鈍感（insensitive）である。

好ましくは、第１の接触面と第２の接触面とは平坦面でそれぞれ形成される。この方法で面圧を減少するために、そのような平坦な接触面は特に対応する固定凹部を完全に係合しない固定ピンの所望の平坦接触を確実に提供する。しかしながら、面圧を減少するために、接触面を完全に平坦に形成される必要は無いことが指摘される。更に、それらが所望の平坦接触の提供に適しているならば、僅かに湾曲された接触面が使用されても良い。

特に好ましい実施の形態においては、それぞれの固定凹部は角錐台として形成され、第２の接触面はこの方法で形成された固定凹部の側面で形成される。例えば、角錐台は矩形の基部領域（rectangular base area）を有する。しかしながら、この設計はほんの一例として意図される。従って、それぞれの固定凹部は、更に他の形状、例えば、２つの対向する平行側面（opposite parallel side surface）と２つの対向する傾斜先細側面（opposite obliquely tapered side surface）とを持つ長穴（oblong hole）の形状を有し得る。

特に好ましい実施の形態においては、角錐台があまりに大きい寸法であるため、それぞれの固定ピンの係合部分は、完全に係合されるとき、その接触面の領域の固定凹部とのみ接触する。従って、否定的に高い面圧を引き起こす固定ピンと固定凹部との間の如何なる線接触をも妨げられる。

好ましくは、それぞれの固定ピンの少なくとも１つの第１の接触面は固定ピンの係合部分の正反対に対向する側面に配置された少なくとも２つの接触面を含む。この場合においては、それぞれの固定凹部は好ましくは２つの正反対に配置された第２の接触面を更に有する。従って、２つの継ぎ板の回転位置に依存し、２つの第１の接触面の１つは２つの第２の接触面の１つと常に接触する。

好ましくは、それぞれの固定凹部に受け入れられた係合部分を持つそれぞれの固定ピンは、この目的のために特に提供された接触面、即ち、固定凹部の第２の接触面の領域の固定凹部のみと接触する。この固定ピンと２つの接触面の外側の固定凹部との間の接触の予防は、次に固定ピンと固定凹部との間の如何なる望まれない線接触をも妨げ、継ぎ手を製造公差（manufacturing tolerance）、継ぎ手の遊び（joint play）と負荷の下での弾性位置変化（elastic position change）とに対して鈍感にする。

好ましい実施の形態においては、固定ピンと固定凹部とはそれぞれ環状配置を形成する。好ましくは、固定ピンの第１の接触面と固定凹部の第２の接触面とはそれぞれ環状配置に沿って位置を調整される。これは、固定ピン又は固定凹部が配置される仮想環状線（imaginary circular line）によって第１の接触面と第２の接触面との両方がそれぞれ貫通される（penetrated）ことを意味する。

本発明の更に有利な実施の形態は以下の明細書だけで無く従属項にも含まれる。

本発明は図面に基づいてより詳細に説明される。

本発明による保持アームを示す。 図１による保持アームの継ぎ手を示す。 図２による継ぎ手体の１つが省略された継ぎ手を示す。 継ぎ手の展開された断面図を示す。 断面平面図としての図４による断面Ａ−Ａを示す。 固定凹部に受け入れられた固定ピンを持つ更なる断面図を示す。 図５による断面Ｂ−Ｂを示す。 図５による断面Ｃ−Ｃを示す。

図１は、継ぎ手２４、２６、２８、３０、及び３２によって相互に連結された複数のリジッド保持メンバ１２、１４、１６、１８、２０、及び２２を含む保持アーム１０を示す。保持アーム１０の一端においては、マウンティングデバイス３４が手術台の可動軌条（図示せず）に保持アーム１０を取り付ける役割を果たすように配置される。保持アーム１０の他端においては、保持アーム１０を解除するためにユーザによって手動操作されるハンドル３６が配置される。

操作力がハンドル３６に掛けられないならば、保持アーム１０のリジッド保持メンバ１２、１４、１６、１８、２０、及び２２は、継ぎ手２４、２６、２８、３０、及び３２によって相互に硬く連結される。この状態においては、保持アーム１０はリジッドユニットを形成する。

ユーザがハンドル３６を押すならば、継ぎ手２４、２６、２８、３０、及び３２によって相互に連結されたリジッド保持メンバ１２、１４、１６、１８、２０、及び２２は、解除機構を介して相互に対して移動可能になり、その結果として、ユーザは所望の空間に保持アーム１０を向けることができる。ユーザが続いてハンドル３６を再び解放するならば、継ぎ手２４、２６、２８、３０、及び３２が固定され、保持アーム１０がその変更された方向で固定される。

以下、同一に構成された継ぎ手２４、２６、２８、３０、及び３２の１つの構造と操作モードとが図２から図８に基づいて説明される。それは典型的に継ぎ手２４が参照される。

図２に示されるように、継ぎ手２４はレボルバの形状の第１の継ぎ手体４０と継ぎ板の形状の第２の継ぎ手体４２とを含む。第１の継ぎ手体４０は第１のリジッド保持メンバ１２に連結され、第２の継ぎ手体４２はリジッド保持メンバ１４に連結される。継ぎ手２４の固定状態においては、２つの継ぎ手体４０、及び４２は、相互に硬く連結され、一方、継ぎ手２４の解除状態においては、それらは２つの継ぎ手体４０、及び４２の中心軸に一致する回転軸Ｄに対して相互に関連して回転可能である。

レボルバ４０は、好ましくは環状に整列され、固定ピン４６が軸方向に誘導される複数の貫通孔４４を有する。本実施の形態においては、１２つの貫通孔４４と対応する１２つの固定ピン４６が提供され、１２つの固定ピン４６の５つのみが図２から図５に図示される。

第１の継ぎ手体４０が省略された図３による図解に示されるように、第２の継ぎ手体４２は複数の固定凹部４８を含む。固定凹部４８は第２の継ぎ手体４２に挿入された固定盤（locking disc）５０に形成される。以下に記載された方法で２つの継ぎ手体４０、及び４２を固定するために、固定凹部４８は固定ピン４６を受け入れる役割を果たす。ここで固定凹部４８の数が固定ピン４６の数と異なることに注目されるべきである。１２つの固定ピン４６が提供された本実施の形態においては、第２の継ぎ手体４２は１３つの固定凹部４８を含む。

図２に示されるように、第１の継ぎ手体４０の上面に継ぎ手２４を解除する役割を果たす鐘の形状のレバーエレメント５２が取り付けられる。これに関しては、回転軸Ｄ（先の図２の）に沿ってレバーエレメント５２を移動させるために、レバーエレメント５２がハンドル３６によって操作可能な解除ロッド（図に示されない）と協同する。レバーエレメント５２はその下縁に環状フランジ５４を含む。固定ピン４６は、環状フランジ５４に面し、環状フランジ５４と係合する凹部５６をそれぞれ有する。凹部５６により、レバーエレメント５２が回転軸Ｄに沿って解除ロッドによって引き上げられるとき、環状フランジ５４（図２の下から）に隣接する段差５８がそれぞれの固定ピン４６に形成される。レバーエレメント５２が十分に遠くに引き上げられるならば、それは環状フランジ５４を介して固定ピン４６を共にそこまで運び、固定ピン４６が固定凹部４８から解放される。この状態においては、２つの継ぎ手体４０、及び４２は回転軸Ｄに対して相互に関連して回転可能である。

固定ピン４６は第１の継ぎ手体４０のそれらに関連付けされた貫通孔４４に弾性的に支持される。これに関しては、バイアスエレメント（図に示されない）がそれぞれの固定ピン４６に関連付けられ、バイアスエレメントは固定ピン４６に形成された受け入れ孔６０（図４と図６とを参照）に配置される。ベント孔６１は受け入れ孔６０に隣接する。

バイアスエレメントにより、固定ピン４６が第２の継ぎ手体４２に対向してバイアスされる。固定ピン４６の１つが固定凹部４８の１つの領域に位置されるならば、それは固定凹部４８により完全に又は部分的に押される。従って、レバーエレメント５２は固定凹部４８からのこのバイアス力に対抗して固定ピン４６を解放する。

第１の継ぎ手体４０は図３に示される軸受円錐６２に支持される。レバーエレメント５２は固定ネジ６４によってプッシュロッド（図示せず）に取り付けられる。レバーエレメント５２は軸受円錐６２の上に配置される。

先に言及されたように、固定ピン４６の数は固定凹部４８の数と異なる。従って、２つの直に隣接する固定ピン４６の角距離（angular distance）は２つの直に隣接する固定凹部４８の角距離と異なる。これは固定凹部４８に対する固定ピン４６のノギスのような（nonius-like）関連をもたらす。このノギスのような関連のために、本実施の形態における継ぎ手２４の固定状態においては、それぞれ固定ピン４６の１つのみが固定凹部４８の１つに完全に挿入され、一方、完全に挿入された固定ピン４６に隣接する固定ピン４６がそれらに関連付けられた固定凹部４８に引き続いてそれほど深く受け入れられない。対照的に、残りの固定ピン４６は、固定凹部４８の１つに挿入されず、固定盤５０の上面に配置される。固定ピン４６と固定凹部４８との間のこのノギスのような関連性は特に図４による展開された視点と図６による部分的な断面図で理解することができる。

固定ピン４６はピン体６４とそれに隣接する軸方向に先細りにされた係合部分６６とをそれぞれ有する。本実施の形態においては、係合部分６６は円錐台として実質的に形成される。本発明によって、円錐台の形状の係合部分６６の正反対の２つの側面は平坦にされ、好ましくはそれぞれ係合部分６６の全長に亘って延びる平坦な接触面６８が形成される。図３による斜視図においてはそれぞれ２つの接触面６８の１つのみが示され、一方、図５による断面図においてはそれぞれ両方の接触面６８が示される。

本実施の形態においては、固定凹部４８はほぼ矩形の基部領域を有する角錐台の形状をそれぞれ有する。この角錐台の設計により、それぞれの固定凹部４８は、対応する固定ピン４６の２つの接触面６８に関連付けられると共に固定ピン４６が固定凹部４８に挿入されるときにそれらと接触する２つの側面７２を有する。従って、固定凹部４８の２つの前述の側面７２は、固定ピン４６の接触面６８と接触するように意図された接触面を形成する。

特に図４と図５とは本発明によるそれらの挿入深さに依存する平坦な方法で固定ピン４６が固定凹部４８に対してどのように接触するのかを示す。これらの図においては、完全に対応する固定凹部に挿入された固定ピンは４６ａと明示され、一方、それに直に隣接し、それぞれ対応する固定凹部に部分的にのみ挿入された２つの固定ピンは４６ｂと明示される。図４と図５とに４６ｃと明示された固定ピンは対応する固定凹部に少しだけ挿入される。

図５に示されるように、完全に挿入された固定ピン４６ａは対応する固定凹部４８の２つの接触面７２でその２つの接触面６８と完全に接する。ここで、固定ピン４６ａは、その２つの接触面６８を持つ固定凹部４８と接触するのみである、即ち、これらの接触面６８の外側の固定凹部４８の側壁に対して隙間を有することが注目されるべきである。この特徴は図７と図８とによる図解に再び図示される。図７は断面Ｂ−Ｂを示し、図８は図５による断面Ｃ−Ｃを示す。固定ピン４６ａと固定凹部４８との間の隙間は図７と図８とにＳと明示される。図７と図８とは下部に配置されることを妨げるために完全に挿入された固定ピン４６ａの前面が固定凹部４８の下部から少し距離を有することを示す。それらに関連する一定の製作公差を保証するために、固定凹部４８は軸方向にその下部の近くでもはや先細りにされていない。

部分的にのみ挿入されると共に完全に挿入された固定ピン４６ａに直に隣接する固定ピン４６ｂは、それらの接触面６８の１つを持つそれぞれの固定凹部４８の対応する接触面７２とのみ接触する。その平坦接触とは別にそれらは関連する固定凹部４８の側壁と接触しない。同様に対応する固定凹部４８に非常に僅かだけ挿入された固定ピン４６ｃに適用する。

図５に示されたように、固定ピン４６と固定凹部４８の環状配置を定義する仮想円に沿ってそれらの位置が調整されるように固定ピン４６の平坦な接触面６８と固定凹部４８の平坦な接触面７２とが配置される。２つの継ぎ手体４０、及び４２が相互関連して移動されるとき、固定ピン４６と固定凹部４８とが仮想円に沿って相互に関連して回転される。従って、接触面６８、及び７２との間の面圧は２つの継ぎ手体４０、及び４２の回転運動の方向に作用する。

図５による図解で特に理解することができるように、本発明による平坦な接触面６８、及び７２を提供することによって、固定ピン４６がそれぞれの挿入深さに対応する固定凹部４８と平坦接触を有することが保証される。特に、固定ピン４６が完全に挿入されないならば、先行技術で起こる線接触が妨げられると共に面圧が減少される。

完全に挿入された固定ピン４６ａがその接触面６８の領域の固定凹部４８のみと接触するとき、固定ピン４６ａの妨害が妨げられる。これは部分的にのみ挿入された固定ピン４６ｂ、及び４６ｃにも適用する。従って、重複決定（overdetermination）、公差変化（tolerance variation）、及び軸誤差（axis error）を回避することができる。

１０ 保持アーム
１２、１４、１６、１８、２０、２２ リジッド保持メンバ
２４、２６、２８、３０、３２ 継ぎ手
３６ ハンドル
４０ 第１の継ぎ手体
４２ 第２の継ぎ手体
４４ 貫通孔
４６ 固定ピン
４８ 固定凹部
５０ 固定盤
５２ レバーエレメント
５４ 環状フランジ
５６ 凹部
５８ 段差
６０ 受け入れ孔
６１ ベント孔
６２ 軸受円錐
６４ 固定ネジ
６６ 係合部分
６８、７２ 接触面

Claims (12)

1. 回転軸（Ｄ）に対して相互に関連して回転可能な２つの継ぎ手体（４０、４２）を有する少なくとも１つの継ぎ手（２４、２６、２８、３０、３２）を備える医療用保持アーム（１０）であって、
   第１の継ぎ手体（４０）は複数の固定ピン（４６）を有し、第２の継ぎ手体（４２）は複数の固定凹部（４８）を有し、
   前記固定ピン（４６）の数は前記固定凹部（４８）の数と異なり、
   前記固定ピン（４６）は軸方向に先細りにされた係合部分（６６）をそれぞれ有し、
   前記固定凹部（４８）のそれぞれは前記継ぎ手（２４、２６、２８、３０、３２）を固定するために前記係合部分（６６）のそれぞれを選択的に受け入れるように軸方向に先細りに形成され、
   前記継ぎ手（２４、２６、２８、３０、３２）が固定されたとき、前記固定ピン（４６）の少なくとも１つは先細りにされた前記固定凹部（４８）の１つにその先細りにされた前記係合部分（６６）が完全に受け入れられ、他の前記固定ピン（４６）の少なくとも１つが他の先細りにされた前記固定凹部（４８）の１つにその先細りにされた前記係合部分（６６）が部分的にのみ受け入れられ、
   前記固定ピン（４６）の前記係合部分（６６）のそれぞれは少なくとも１つの平坦な第１の接触面（６８）を有し、前記固定凹部（４８）のそれぞれは少なくとも１つの平坦な第２の接触面（７２）を有し、且つ、前記固定ピン（４６）の前記係合部分（６６）のそれぞれが前記固定凹部（４８）のそれぞれに受け入れられるとき、前記第１の接触面（６８）と前記第２の接触面（７２）とは少なくとも部分的に相互に平坦接触にあることを特徴とする医療用保持アーム（１０）。
2. 前記第１の接触面（６８）と前記第２の接触面（７２）のそれぞれは平坦面から形成される請求項１に記載の医療用保持アーム（１０）。
3. 前記固定ピン（４６）の前記係合部分（６６）のそれぞれは前記第１の接触面（６８）が形成された円錐台として形成される請求項１又は２に記載の医療用保持アーム（１０）。
4. 前記固定凹部（４８）のそれぞれは角錐台として形成され、前記第２の接触面（７２）はこの方法で形成された前記固定凹部（４８）の側面から形成される請求項１から３の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。
5. 前記固定ピン（４６）のそれぞれの少なくとも１つの前記第１の接触面（６８）は前記固定ピン（４６）の前記係合部分（６６）の正反対側に配置された少なくとも２つの接触面を備える請求項１から４の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。
6. 前記固定ピン（４６）のそれぞれは、その係合部分（６６）が前記固定凹部（４８）に受け入れられるとき、その第１の接触面（６８）が前記固定凹部（４８）とのみ接触する請求項１から５の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。
7. 前記固定ピン（４６）と前記固定凹部（４８）のそれぞれは環状配置を形成する請求項１から６の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。
8. 前記固定ピン（４６）の前記第１の接触面（６８）と前記固定凹部（４８）の前記第２の接触面（７２）のそれぞれは前記環状配置に沿って位置が調整される請求項７に記載の医療用保持アーム（１０）。
9. 前記第１の継ぎ手体（４０）は前記固定ピン（４６）の１つが軸方向にそれぞれ誘導される複数の貫通孔（４４）を有する請求項１から８の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。
10. 前記固定ピン（４６）は、前記第１の継ぎ手体（４０）に弾性的に支持され、前記第２の継ぎ手体（４２）に対してバイアスされる請求項１から９の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。
11. 前記固定凹部（４８）の数は前記固定ピン（４６）の数よりも多い請求項１から１０の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。
12. 少なくとも２つのリジッド保持メンバ（１２、１４、１６、１８、２０、２２）を有し、第１のリジッド保持メンバは前記第１の継ぎ手体（４０）に連結され、第２のリジッド保持メンバは前記第２の継ぎ手体（４２）に連結される請求項１から１１の何れかに記載の医療用保持アーム（１０）。

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