JP2016215013A - 伸縮型のｉｍネイルならびに駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】長さ調節可能な髄内ネイルシステムを提供すること。
【解決手段】長さ調節可能な髄内ネイルシステムであって、髄内ネイル（１０）を具備し、この髄内ネイルが、基端側外側ボディ（１２）と；先端側ボディ（１８）と；ネジ山付きシャフト（２８）と；内部磁石（２４）と；ネジ山付きブロック（４６）と；を備え、ネジ山付きシャフトが、ネジ山付きブロックを挿通しており、これにより、内部磁石およびネジ山付きシャフトの回転によって、ａ）内部磁石およびネジ山付きシャフトならびに先端側ボディと、ｂ）基端側外側ボディと、の間の相対的軸線方向移動が引き起こされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、伸縮構造と磁気駆動機構とを備えてなる脚延長術用の髄内（ＩＭ）ネイルに関するものである。より詳細には、本発明は、内部磁石を有した伸縮構造と、必要に応じてＩＭの非侵襲的な延長（伸長）または短縮（縮小）のための回転磁石を有した外部駆動機構と、を備えているようなＩＭネイルを開示する。

脚長さの不一致のための様々な処置が、公知である。脚長さの不一致は、出生異常や、不適切な骨成長や、疾病や、外傷、に起因するものである。脚長さの不一致の処置においては、シューリフトおよび特殊ブーツを使用することにより、尖足位へと足を持ち上げる。整形外科の分野においては、他の技術が存在する。例えば、骨端成長の促進や、長い方の脚の外科手術による短縮化や、短い方の脚の外科手術による延長化、がある。

現在の脚延長技術においては、一般に、引張応力に関するイリザロフ原理（Ilizarov's principle）を適用する。その場合、遅くかつ定常的な引張を受ける生体組織は、代謝的に活性化される。よって、骨ギャップの生成時には、さらに、その後のギャップの伸長時には、新しい骨を形成することができ、これにより、長さの増大化を引き起こすことができる。

現在の脚延長技術においては、脚をなす骨がカットされる。これは、骨切り術、あるいは、コルチコトミーと称される。骨は、この位置において、仮骨の進展を開始する。その後、２つの骨部分が、骨に対して外科手術的に取り付けられた機械的デバイスによって引き離される。この手順は、伸長と称される。この手順においては、仮骨が引っ張られ、これにより、骨が延伸される。

脚の延長化において使用される現在の機械的デバイスには、複数のリングの形態とされた外部固定器がある。複数のリングは、調節可能なストラットによって接続され、ワイヤやピンやネジを使用して骨に対して経皮的に接続される。

本明細書における背景技術の説明においては、公知文献を引用していない。

様々な長さ調節可能なＩＭネイルは、伸縮式ＩＭネイルを延ばすための形状記憶合金と；伸長力を提供するための埋設された電気モータと；液圧的なまたは気圧的な機構またはポンプと；ラチェット機構と；磁気的に駆動されるギア機構と；伸長力を生成するための、患者の移動を利用したいくつかの構成と；を備えている。

本発明は、長さ調節可能なＩＭネイルを開示するものであり、また、ＩＭネイルを延長または短縮するためのアクチュエータを開示するものである。

本発明の一実施形態によるＩＭネイルは、基端と先端とを有した基端側外側ボディを備えている。基端側外側ボディの先端は、先端側ボディの一部を受領している。基端側外側ボディは、さらに、内部磁石を収容している。内部磁石は、ネジ山付きシャフトの基端に対して連結されている。ネジ山付きシャフトは、さらに、先端を有しており、この先端は、先端側ボディに対して回転可能に連結されている。また、ネジ山付きシャフトは、基端側外側ボディに対して連結されたネジ山付きブロックを挿通している。

その結果、内部磁石およびネジ山付きシャフトの回転は、先端側ボディに対しての基端側外側ボディの軸線方向移動を引き起こす。一実施形態においては、ネジ山付きシャフトの先端は、先端側ボディに対して回転可能に連結されているものの、先端側ボディに対しての相対位置を一定として連結されている。つまり、ネジ山付きシャフトは、一定の相対位置において回転することができ、なおかつ、ネジ山付きシャフトは、先端側ボディに対しての相対位置を変えない。

本発明は、また、少なくとも１つの外側磁石を備えたアクチュエータを開示する。外側磁石は、それぞれ対応するハウジング内において、回転可能に収容されている。ハウジングには、ＩＭネイルの内部磁石の軸線に対して平行な軸線まわりに外部磁石を回転駆動するための駆動機構が設けられる。外部磁石の回転駆動は、ＩＭネイルの基端側外側ボディ内に配置された内部磁石の回転を引き起こす。内部磁石の回転は、ネジ山付きシャフトの回転を引き起こし、このネジ山付きシャフトの回転は、ネジ山付きブロックの軸線方向移動を引き起こす。ネジ山付きブロックの軸線方向移動は、先端側ボディに対しての基端側外側ボディの軸線方向移動を引き起こす。

本発明は、また、内部磁石に対して印加されるトルクを増大させるためのアクチュエータを開示するものである。単一の外部磁石に代えて、アクチュエータは、第１および第２の外部磁石を備えている。各外部磁石は、それぞれのハウジング内において、内部磁石の軸線に対してまたＩＭネイルの軸線に対して平行な軸線まわりに、回転可能に収容されている。第１および第２の外部磁石のハウジングは、互いに対して連結されており、これにより、第１および第２の外部磁石を、互いに離間した角度関係に維持することができる。これにより、ＩＭネイル（および、患者の脚）を、第１および第２の外部磁石の間に位置決めすることができる。リンクは、第１および第２の外部磁石を互いに連結し、第１および第２の外部磁石を同一方向に回転駆動することができる。これら第１および第２の外部磁石の回転は、内部磁石およびネジ山付きシャフトの回転を引き起こす。

改良された態様においては、内部磁石を頂点として第１および第２の外部磁石によって規定される角度は、約１２０°〜約１８０°という範囲とすることができる。１２０°よりも小さな角度の場合には、２つの外側磁石は、互いに協働する力を生成するというよりは、互いに妨害する力を生成することとなる。

改良された態様においては、先端側ボディは、長尺スロットを備えている。ネジ山付きブロックは、径方向延出部分を備えている。径方向延出部分は、先端側ボディのスロットを通して延在しており、基端側外側ボディに対して連結されている。これにより、ネジ山付きシャフトの回転の結果としてネジ山付きブロックが軸線方向に移動したときには、先端側ボディに対しての基端側外側ボディの軸線方向移動を引き起こす。

他の改良された態様においては、ネジ山付きシャフトの先端は、先端側ボディに対して連結された先端ブロック内に回転可能に受領される。これにより、ネジ山付きシャフトの先端を先端側ボディに対して連結することができる。この概念のさらに改良された態様においては、ネジ山付きシャフトは、先端ブロックを挿通しており、端部キャップに対して連結されている。ネジ山付きシャフトは、先端ブロック内において自由に回転し得るものの、端部キャップは、ネジ山付きシャフトの先端の位置を、先端側ボディ内の所定位置に維持するように機能する。なぜなら、先端ブロックまたは端部キャップの少なくとも一方が、先端側ボディに対して固定されているからである。

他の改良された態様においては、第１の外側磁石は、駆動機構に対して連結されている。また、第１および第２の外部磁石を互いに連結しているリンクは、駆動機構によって第１の外部磁石に対してもたらされた回転を、第２の外部磁石の回転へと、伝達する。この概念のさらに改良された態様においては、リンクは、リンクアセンブリとされている。リンクアセンブリは、第１リンクと、円弧状リンクと、第２リンクと、を備えている。第１リンクは、第１の外側磁石を円弧状リンクに対して連結する。円弧状リンクは、第１リンクを第２リンクに対して連結する。第２リンクは、円弧状リンクを第２の外側磁石に対して連結する。この概念のさらに他の改良された態様においては、駆動機構は、第１の外側磁石のハウジング上に配置されたスイッチによって起動される。

他の改良された態様においては、第１および第２の外部磁石は、互いに平行な軸線まわりに同一方向に回転する。これにより、ＩＭネイルの基端側外側ボディ内に配置された内部磁石に対して印加されるトルクを、増大させることができる。

他の改良された態様においては、円弧状リンクは、円弧状ハウジング内に収容されている。円弧状ハウジングは、第１および第２の外部磁石のハウジングどうしを連結する。これにより、第１および第２の外部磁石を、内部磁石の軸線を頂点として、互いに対して約１２０°〜約１８０°という角度関係に維持することができる。３つの磁石のすべての回転軸線は、動作条件下においては、互いに平行なものとされる、あるいは、実用的には互いにほぼ平行なものとされる。

改良された態様においては、ＩＭネイルの先端側ボディは、少なくとも１つの横断穴を備えている。横断穴は、先端側ボディを患者の骨に対して連結するための固定部材を受領するためのものである。

他の改良された態様においては、アクチュエータは、ユーザインターフェースを備えている。ユーザインターフェースは、ＩＭネイルの軸線方向延長または軸線方向短縮の度合いを表示する。

改良された態様においては、内部磁石は、キャリアまたはケーシング内に配置され、キャリアまたはケーシングは、ネジ山付きシャフトの基端に対して連結される。

１個または２個または３個の磁石を有したアクチュエータが、開示される。

髄内ネイル（ＩＭネイル）の長さを調節するための方法が、また、開示される。この方法においては、上述したようなＩＭネイルを準備し、上述したようなアクチュエータを準備し、外部磁石がＩＭネイルに対して平行に配置しつつアクチュエータを配置し、外部磁石を回転させることにより、内部磁石およびネジ山付きシャフトを回転させ、これにより、先端側ボディに対してネジ山付きブロックおよび基端側外側ボディを軸線方向に移動させる。

本発明のいくつかの見地においては、長さ調節可能な髄内ネイルシステムが提供され、このシステムは、髄内ネイルを具備し、この髄内ネイルが、基端および先端を有した基端側外側ボディを備え、この基端側外側ボディの先端が、先端側ボディの一部を受領し、基端側外側ボディが、内部磁石を収容し、内部磁石が、ネジ山付きシャフトの基端に対して連結され、ネジ山付きシャフトが、先端側ボディに対して回転可能に連結された先端を有し、ネジ山付きシャフトが、ネジ山付きブロックを挿通しており、ネジ山付きブロックが、基端側外側ボディに対して連結され、アクチュエータが、少なくとも１つの外部磁石を備え、外部磁石が、それぞれのハウジング内に収容され、外部磁石のハウジングが、内部磁石の軸線に対して実質的に平行な軸線に沿って外側磁石を回転可能に保持し、アクチュエータが、さらに、駆動機構を備え、この駆動機構が、内部磁石およびネジ山付きシャフトの回転を引き起こし、これらの回転が、先端側ボディに対しての、ネジ山付きブロックおよび基端側外側ボディの軸線方向移動を引き起こす。

いくつかの実施形態においては、先端側ボディは、長尺スロットを備え、ネジ山付きブロックは、径方向延出部分を備え、径方向延出部分は、先端側ボディのスロットを通して延在しており、基端側外側ボディに対して連結されている。

いくつかの実施形態においては、ネジ山付きシャフトの先端は、先端ブロック内に回転可能に受領され、先端ブロックは、先端側ボディに対して連結され、これにより、ネジ山付きシャフトの先端を、先端側ボディに対して連結している。

いくつかの実施形態においては、ネジ山付きシャフトの先端は、先端ブロックを挿通しているとともに、端部キャップに対して連結され、ネジ山付きシャフトは、先端ブロック内において自由に回転可能とされ、先端ブロックと端部キャップとの少なくとも一方は、ネジ山付きシャフトを先端側ボディに対して固定している。

いくつかの実施形態においては、アクチュエータは、さらに、駆動機構に対して連結された第１の外部磁石と、第１の外側磁石を第２の外部磁石に対して連結するリンクと、を備え、駆動機構によって第１の外部磁石に対してもたらされた回転が、第２の外部磁石の回転を引き起こす。

いくつかの実施形態においては、リンクは、リンクアセンブリとされ、リンクアセンブリは、第１リンクと、円弧状リンクと、第２リンクと、を備え、第１リンクは、第１の外側磁石を円弧状リンクに対して連結し、円弧状リンクは、第１リンクを第２リンクに対して連結し、第２リンクは、円弧状リンクを第２の外側磁石に対して連結する。

いくつかの実施形態においては、駆動機構は、第１の外側磁石のハウジング上に配置されたスイッチによって起動される。

いくつかの実施形態においては、第１および第２の外部磁石は、互いに平行な軸線まわりに、同一方向に回転駆動される。

いくつかの実施形態においては、円弧状リンクは、円弧状ハウジング内に収容され、円弧状ハウジングは、第１および第２の外部磁石のハウジングどうしを連結し、これにより、第１および第２の外部磁石を、互いに対しての角度関係に維持する。第１の外部磁石の軸線と、内部磁石の軸線と、第２の外部磁石の軸線と、によって規定される角度は、内部磁石の軸線を頂点として、約１２０°〜約１８０°という範囲とされる。

いくつかの実施形態においては、ＩＭネイルの先端側ボディは、少なくとも１つの横断穴を備え、横断穴は、先端側ボディを患者の骨に対して連結するための固定部材を受領するためのものである。

いくつかの実施形態においては、アクチュエータは、ユーザインターフェースを備え、ユーザインターフェースは、ＩＭネイルの軸線方向延長または軸線方向短縮の度合いを表示する。

本発明のいくつかの見地においては、長さ調節可能な髄内ネイルが提供され、この髄内ネイルは、基端および先端を有した基端側外側ボディを備え、この基端側外側ボディの先端が、先端側ボディの一部を受領し、基端側外側ボディが、内部磁石を収容し、内部磁石が、ネジ山付きシャフトの基端に対して連結され、ネジ山付きシャフトが、所定位置において先端側ボディに対して回転可能に連結された先端を有し、ネジ山付きシャフトが、ネジ山付きブロックを挿通しており、ネジ山付きブロックが、基端側外側ボディに対して連結され、内部磁石の回転が、ネジ山付きシャフトの回転を引き起こし、ネジ山付きシャフトの回転が、先端側ボディに対しての、ネジ山付きブロックおよび基端側外側ボディの軸線方向移動を引き起こす。

いくつかの実施形態においては、先端側ボディは、長尺スロットを備え、ネジ山付きブロックは、径方向延出部分を備え、径方向延出部分は、先端側ボディのスロットを通して延在しており、基端側外側ボディに対して連結されている。

いくつかの実施形態においては、ネジ山付きシャフトの先端は、先端ブロック内に回転可能に受領され、先端ブロックは、先端側ボディに対して連結され、これにより、ネジ山付きシャフトの先端を、先端側ボディに対して連結している。

いくつかの実施形態においては、ネジ山付きシャフトの先端は、先端ブロックを挿通しているとともに、端部キャップに対して連結され、ネジ山付きシャフトは、先端ブロック内において自由に回転可能とされ、先端ブロックと端部キャップとの少なくとも一方は、ネジ山付きシャフトを先端側ボディに対して固定している。

いくつかの実施形態においては、ＩＭネイルの先端側ボディは、少なくとも１つの横断穴を備え、横断穴は、先端側ボディを患者の骨に対して連結するための固定部材を受領するためのものである。

本発明のいくつかの見地においては、髄内ネイル（ＩＭネイル）の長さを調節するための方法が、提供され、この方法においては、髄内ネイル（ＩＭネイル）を準備し、この髄内ネイルを、基端および先端を有した基端側外側ボディを備えたものとし、この基端側外側ボディの先端が、先端側ボディの一部を受領し、基端側外側ボディが、内部磁石を収容し、内部磁石が、ネジ山付きシャフトの基端に対して連結され、ネジ山付きシャフトが、先端側ボディに対して回転可能に連結された先端を有し、ネジ山付きシャフトが、ネジ山付きブロックを挿通しており、ネジ山付きブロックが、基端側外側ボディに対して連結され；アクチュエータを配置し、このアクチュエータを、ＩＭネイルの周囲に第１および第２の外部磁石を備えたものとし、第１および第２の外部磁石を、内部磁石の両サイドに配置し；第１および第２の外部磁石を回転させることにより、内部磁石およびネジ山付きシャフトを回転させ、これにより、先端側ボディに対してネジ山付きブロックおよび基端側外側ボディを軸線方向に移動させる。

いくつかの実施形態においては、先端側ボディは、長尺スロットを備え、ネジ山付きブロックは、径方向延出部分を備え、径方向延出部分は、先端側ボディのスロットを通して延在しており、基端側外側ボディに対して連結され、先端側ボディに対しての基端側外側ボディの軸線方向移動が、スロットに沿っての径方向延出部分の移動を引き起こす。

いくつかの実施形態においては、上記方法において、さらに、先端側ボディに対してのネジ山付きシャフトの先端の相対位置を一定とし、これにより、ネジ山付きシャフトを先端側ボディ内において回転可能としつつも、ネジ山付きシャフトの先端の軸線方向の位置を、先端側ボディに対して、相対的に不変とする。

いくつかの実施形態においては、上記方法において、さらに、第１の外部磁石を、駆動機構に対して、および、第１および第２の外部磁石を連結しているリンクアセンブリに対して、連結し、これにより、駆動機構によって第１の外部磁石に対して印加された回転により、第２の外部磁石の回転を引き起こす。

他の利点や特徴点は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。

本発明による方法および装置のより完全な理解のために、添付図面に図示された様々な実施形態を参照することができる。

本発明により製造されたＩＭネイルを示す平面図である。 図１のＩＭネイルを示す平面図であって、伸長状態すなわち延伸状態を示している。 本発明によるＩＭネイルを囲む位置に配置された本発明によるアクチュエータ機構を示す端面図である（患者の脚は図示されていない）。 図３におけるアクチュエータおよびＩＭネイルを示す側面図である。 図３，４におけるアクチュエータおよびＩＭネイルを示す平面図である。 本発明によるアクチュエータおよびＩＭネイルを示す斜視図である。 本発明によるＩＭネイルを囲む位置に配置された本発明による他の単一磁石型のアクチュエータ機構を示す端面図である（患者の脚は図示されていない）。 本発明によるＩＭネイルを囲む位置に配置された本発明による他の２個磁石型のアクチュエータ機構を示す端面図である（患者の脚は図示されていない）。 本発明によるＩＭネイルを囲む位置に配置された本発明による３個磁石型のアクチュエータ機構を示す端面図である（患者の脚は図示されていない）。 本発明によるＩＭネイルを囲む位置に配置された本発明による他の３個磁石型のアクチュエータ機構を示す端面図である（患者の脚は図示されていない）。 本発明によるＩＭネイルを囲む位置に配置された円形トラック型のアクチュエータ機構を示す端面図である。 本発明によるＩＭネイルを囲む位置に配置された他の円形トラック型のアクチュエータ機構を示す端面図である。

添付図面が必ずしも正確なスケールで図示されていないこと、および、開示される実施形態が時に概略的にまた部分的に図示されていることは、理解されるであろう。ある種の状況においては、本発明による方法および装置の理解のために必要ではない細部や、また、他の態様を想起することを困難とする細部は、省略可能である。当然のことながら、本発明が、ここで例示されたいくつかの特定の実施形態に限定されないことは、理解されるであろう。

図１は、本発明による伸縮式のＩＭネイル１０を示す平面図である。ＩＭネイル１０は、基端１４および先端１６を有した基端側外側ボディ１２を備えている。基端側外側ボディ１２の先端１６は、先端側ボディ１８の少なくとも一部をを収容している。先端側ボディ１８も、また、基端２０および先端２２を備えている。基端側外側ボディ１２は、先端側ボディ１８の少なくとも一部を収容することに加えて、内部磁石２４をも収容している。内部磁石２４は、ケーシングまたはキャリア内に収容することができる。これにより、ネジ山付きロッド２８に対しての内部磁石２４の連結を容易なものとすることができる。内部磁石２４は、後述するように、図３〜図６に示すアクチュエータ２６によって、ＩＭネイル１０の軸線２５まわりに回転駆動することができる。

図１に示すように、内部磁石２４は、ネジ山付きロッド２８に対して連結される。ネジ山付きロッド２８は、先端側ボディ１８の長尺スロット３０を通して、見ることができる。ネジ山付きロッド２８は、先端側ボディ１８の基端２０とベアリング３２とを挿通しており、さらに、内部磁石２４に対して連結される。ベアリング３２は、基端側外側ボディ１２の内壁３４に対して係合している。同様に、基端側のベアリング３６は、内部磁石２４に対して連結されている。これにより、基端側外側ボディ１２内における内部磁石２４の回転を容易なものとしている。

ネジ山付きロッド２８は、内部磁石２４に対して連結された基端３８と、先端ブロック４２内に収容されているとともに端部キャップ４４に対して連結された先端４０と、を備えている。ネジ山付きロッド２８は、また、ネジ山付きブロック４６を挿通している。ネジ山付きブロック４６は、基端側外側ボディ１２に対して連結されている。よって、内部磁石２４（あるいは、キャリア）の回転は、ネジ山付きロッド２８の回転を引き起こし、ネジ山付きブロック４６内におけるネジ山付きロッド２８の回転を引き起こす。ネジ山付きブロック４６が基端側外側ボディ１２に対して連結されていることにより、内部磁石２４およびネジ山付きロッド２８の回転は、ＩＭネイル１０の軸線２５に沿ったいずれかの方向における基端側外側ボディ１２の軸線方向移動を引き起こす。先端ブロック４２または端部キャップ４４のうちの少なくとも一方は、先端側ボディ１８に対して固定されている。これにより、ネジ山付きロッド２８の先端４０の位置は、先端側ボディ１８に対して、図１および図２に示す位置として、一定とされる。先端側ボディ１８は、さらに、先端側ボディ１８を患者の骨に対して連結するための複数の開口５０を備えている。

図２に示すように、内部磁石２４は、回転駆動されており、これにより、ネジ山付きロッド２８が回転し、図２に示すように、ネジ山付きブロック４６が基端側外側ボディ１２に対して移動している。これにより、ＩＭネイル１０が延長されているすなわち伸長されている。内部磁石２４の回転は、図４〜図６に示すアクチュエータ２６によって引き起こされる。図１，２の比較において、先端側ボディ１８に対しての、先端ブロック４２の位置、端部キャップ４４の位置、ネジ山付きロッド２８の先端４０の位置、が不変であることに注意されたい。先端側ボディ１８内に配置された長尺スロット３０は、ＩＭネイル１０の軸線２５に沿ったいずれかの方向にネジ山付きブロック４６をスライドさせるための簡便な手段をもたらす。

図３に示すように、一例示としてのアクチュエータ２６は、ＩＭネイル１０を囲む位置で示されている。内部磁石は、符号２４で示されており、内部磁石２４に関するＳ極およびＮ極が図示されており、さらに、第１磁石５２および第２磁石５４が図示されている。第１および第２の外部磁石５２，５４の各々は、それぞれ対応するハウジング５６，５８の中に収容されている。第１および第２の磁石５２，５４は、ＩＭネイル１０の軸線２５に対して全体的に平行とされた軸線６０，６２まわりに回転可能とされている。同一方向におけるすなわち矢印６４，６６で示す方向における軸線６０，６２まわりの第１および第２の外部磁石５２，５４の回転は、内部磁石２４およびネジ山付きロッド２８（図１，２）の回転を引き起こす。

第１および第２の外部磁石５２，５４の回転は、アクチュエータボタン６８によって開始することができる。アクチュエータボタン６８を使用することにより、符号７０によって概略的に示すように、駆動機構を起動することができる。これにより、第１の外部磁石５２を、矢印６４で示す方向に回転駆動することができる。第１の外部磁石５２は、リンク７２に対して連結することができる。リンク７２は、円弧状リンク７４に対して連結されている。円弧状リンク７４は、リンク７６に対して連結されている。リンク７６は、矢印６６で示す方向における第２の外部磁石５４の回転を引き起こすことができる。円弧状リンク７４は、円弧状ハウジング７８内において具現することができる。円弧状ハウジング７８は、また、ユーザインターフェース８０を支持するために使用することができる。ユーザインターフェース８０は、手術者または外科医に対して、アクチュエータ２６の駆動の結果としてＩＭネイル１０に引き起こされる延長または短縮の度合いを、提示することができる。好ましくは、インターフェース８０は、円弧状ハウジング７８上に支持されている。これにより、図４，５に示すように、手術者または外科医は、ディスプレイパネル８２を容易に見ることができる。アクチュエータ２６ａの追加的な斜視図が、図６に示されている。

リンク７０，７２，７４，７６，２７４（図８）は、フレキシブルな駆動機構と、複数のギアの組合せと、ベルト式駆動機構と、ウォームギアと、油圧式駆動機構と、気圧式駆動機構と、水圧式駆動機構と、チェーン式駆動機構と、バーリンク式駆動機構と、の中の１つまたは複数のものを備えることができる。アクチュエータ６８およびリンク７０は、モータとすることができる、例えば、外部磁石５２に対して連結されたシャフト（図示せず）付きのステップモータとすることができる。磁石５２は、また、磁石５２を外部磁石５４，３５２，４５２（図９，１０）に対して連結する駆動ベルトやギアやウォームギヤやチェーンドライブ等が設けられたモータ（図示せず）によって、駆動されることができる。各磁石には、マイクロプロセッサ（図示せず）によって制御されるそれぞれのモータを設けることができる。要するに、当業者には、磁石５２，５４，３５２，４５２の回転移動を引き起こすに際して、多様な手法が存在することは、明らかであろう。

図７に示すように、他の例示としてのアクチュエータ１２６が、単一の外部磁石１５２を有したものとして図示されている。円弧状ハウジング１７８は、ＩＭネイル１０を囲んでいる。内部磁石は、符号２４で示されており、内部磁石２４に関するＳ極およびＮ極が図示されており、さらに、第１磁石１５２が図示されている。外部磁石１５２は、ハウジング５６の中に収容されている。外部磁石１５２は、ＩＭネイル１０の軸線２５に対して全体的に平行とされた軸線６０まわりに回転可能とされている。図６のアクチュエータ１２６は、全体的に、図３のアクチュエータ２６と比較して、内部磁石２４に対してより小さなトルクをもたらす。

図８に示すように、他の２個磁石型のアクチュエータ２２６が、ＩＭネイル１０を囲む位置で示されている。第１および第２の外部磁石５２，５４の各々は、ハウジング５６，５８内に収容されているものの、円弧状ハウジング２７８およびリンク２２７は、修正された態様とされて、磁石５２，５４を支持しており、これにより、それぞれの軸線６０，２６２を支持している。軸線６０，２６２は、互いに対して、ネイルの軸線２５を頂点とした１２０°という角度θを形成している。同じ方向におけるすなわち矢印６４，２６６で示す方向における軸線６０，２６２まわりの第１および第２の外部磁石５２，５４の回転は、内部磁石２４およびネジ山付きロッド２８（図１，２）の回転を引き起こす。角度θは、約１２０°〜約１８０°という範囲とすることができる。また、単一磁石型のアクチュエータ１２６を使用することもできる。しかしながら、その場合には、いくらかの操作者は、磁石５２（図３，８）と比較して、より強力な磁石１５２（図７）を選択することができる。

図９，１０は、３個磁石型のアクチュエータ３２６，４２６を示している。中央の磁石３５２，４５２は、第１および第２の磁石５２，５４の間に配置されている。追加的なリンク３７２，４７２，４７４，５７４が図示されている。３個磁石型のアクチュエータ３２６，４２６においては、上述したように、無線通信インターフェース３８０を備えていることが理想的である。

図１１，１２は、円形トラック型のアクチュエータ７００を示している。円形トラック型のアクチュエータ７００は、アクチュエータ７００の内側トラック７０４および外側トラック７０６に沿って走行的に駆動される１つまたは複数の磁石７０２を収容している。図１１においては、２つの永久磁石が図示されている。しかしながら、適切な配向とされた任意の適切な数の永久磁石を、トラックに沿って走行的に駆動することができる。これにより、複数の磁石は、ネイル１０の内部磁石を軸線まわりに回転駆動することができる。図１２においては、２つの電磁石に対してパルスが供給されており、互いに同期されている。これにより、それら電磁石は、ネイル１０の内部磁石を軸線まわりに回転駆動することができる。この目的のためには、１つまたは複数の電磁石を使用することができる。複数の磁石７０２が図１１，１２のトラック内において使用されるときには、磁石どうしは、互いに連結される。これにより、それぞれの磁石の角度配向を維持することができる。１つまたは複数の磁石は、機械的に駆動することができる。例えばハンドルを使用して、機械的に駆動することができる。あるいは、モータによって、あるいは、上述したような各種の機構を使用して、機械的に駆動することができる。

本発明によるＩＭネイル１０は、伸縮構造を利用している。伸縮構造においては、基端側外側ボディ１２と、先端側ボディ１８とが、ネジ山付きロッド２８およびネジ山付きブロック４６を介して連結される。基端側外側ボディ１２と先端側ボディ１８との間においては、延長と短縮との双方が可能である。典型的には、経時的な骨の延長化を目的として、骨切り術によって、患者の骨が切除される。ＩＭネイル１０においては、ネジ山付きロッド２８の回転を引き起こすために、内部磁石２４および外部磁石５２，５４，１５２，３５２，４５２に関して、ネオジウム磁石を使用することができる。ネジ山付きロッド２８の回転は、先端側ボディ１８に対しての、基端側外側ボディ１２の軸線方向移動を引き起こす。基端側外側ボディ１２と先端側ボディ１８との双方が、セグメント化された骨のそれぞれ対応する部分に対して固定された後に、骨のセグメント化された両部分は、ネジ山付きロッド２８／内部磁石２４の回転によって、必要に応じて、延長または短縮することができる。図示の実施形態においては、ネジ山付きロッド２８は、例えば立ち時／移動時といったような軸線方向導入条件時には、すなわち、ＩＭネイル１０の延長／短縮時には、引っ張りとされる。

外部駆動機構２６，２６ａ，１２６，２２６，３２６，４２６は、内部磁石２４と外部磁石５２，５４，１５２，３５２，４５２との間の距離にかかわらず、内部磁石２４を回転させ得るに十分に大きなトルクを供給し得るよう構成されている。内部磁石２４の回転は、また、患者の関連する軟組織によって引き起こされるすべての圧縮荷重に打ち勝たなければならない。したがって、外部磁石５２，５４，１５２，３５２，４５２の位置は、内部磁石２４とネジ山付きロッド２８とからなるアセンブリに対してのトルクを最大化するような位置とすることができる。好ましい配向は、図８に図示されている。図８においては、内部および外部の磁石２４，５２，５４の軸線２５，６０，２６２は、約１２０°という角度を形成している。したがって、径方向に磁化された磁石２４，５２，５４，１５２，３５２，４５２と、小さな直径のネジ山付きロッド２８と、伸縮式ＩＭネイル１０の基端側外側ボディ１２および先端側ボディ１８と、を使用することにより、骨幹（diaphyseal bone）の様々な部分の延長と短縮との双方を可能とすることができる。

一実施形態においては、ネジ山付きロッド２８は、内部磁石２４に対して相対位置が一定とされている。これにより、内部磁石２４の軸線方向回転およびネジ山付きロッド２８の軸線方向回転以外の自由度を除外している。ベアリング３２，３６により、内部磁石２４は、基端側外側ボディ１２内において自由に回転することができる。先端側ボディ１８は、基端側外側ボディ１２が先端側ボディ１８に対していずれの軸線方向においても自由に移動し得るような、寸法とされている。ＩＭネイル１０の伸縮能力により、ＩＭネイル１０は、基端側外側ボディ１２および先端側ボディ１８を介して骨に対して固定されたときには、骨の隣接ピースどうしを延長および短縮させることができる。先端側ボディ１８の基端２０は、ネジ山付きロッド２８が自由に貫通し得るような貫通穴を備えている。その場合、ネジ山付きロッド２８は、互いに噛合するネジ山付きを介して、ネジ山付きブロック４６に対して連結することができる。先端側ボディ１８は、長尺スロット３０あるいは他の構造を備えている。これにより、ネジ山付きブロック４６を、いずれの軸線方向においても自由にスライドさせることができる。様々な手段を使用することにより、ネジ山付きブロック４６を基端側外側ボディ１２に対して固定または連結することができる。先端ブロック４２は、好ましくは、先端側ボディ１８に対して連結または固定することができる。ネジ山付きロッド２８および端部キャップ４４は、先端側ボディ１８に対してのネジ山付きロッド２８の先端４０の位置を変更することなく、自由に回転することができる。

延長時や短縮時や導入時には、より大きな基端側外側ボディ１２が、ネジ山付きブロック４６と一緒に軸線方向に移動する。その結果、ネジ山付きロッド２８は、一定の張力に維持される。ネジ山付きロッド２８が圧縮されないことにより、ＩＭネイル１０構造の強度が増大し、ネジ山付きロッド２８のネジ山とネジ山付きブロック４６のネジ山との間の結合が最小化する。より詳細には、延長時には、ネジ山付きロッド２８と内部磁石２４との間の接触ポイントは、図２に示すように、ネジ山付きロッド２８とネジ山付きブロック４６との境界にあり、および、内部磁石２４と先端側ボディ１８の基端２０との間の接合部にある。短縮時には、ネジ山付きロッド２８と内部磁石２４との間の接触ポイントは、図１に示すように、ネジ山付きロッド２８とネジ山付きブロック４６との境界にあり、および、内部磁石２４（あるいは、磁石キャリア）と先端側ボディ１８の基端２０との間の接合部にある。その結果、延長時または短縮時における軸線方向の導入力は、実質的に同じ境界のところに位置する。

ネオジウム磁石を例示したけれども、当業者には明らかなように、他の磁石を使用することができる。第１および第２の外部磁石５２，５４は、好ましくは、互いに対して、約１２０°〜約１８０°の範囲とされる角度θでもって配置されている。円弧状リンク７４，２７４，３７４，４７４，５７４および円弧状ハウジング７８，１７８，２７８，３７８，４７８は、好ましくは、ＩＭネイル１０が挿入された患者の脚を囲み得るような寸法とされる。これらの目的を達成するため、外部磁石５２，５４，１５２，３５２，４５２の各々は、それぞれ自身のハウジング５６，５８，３５６，４５６内に設けることができる。ハウジング５６，５８の内部または外部にかかわらず、単一の駆動機構６８，７０，７２，７４，２７４，７６，３７２，４７４，４７８を使用することにより、図３および図８に示すように、双方の磁石を同一方向に回転駆動することができる。駆動時には、第１および第２の外部磁石５２，５４の回転は、あるいは、単一の磁石１５２の回転は、ＩＭネイル１０内に収容された内部磁石２４に対して、追加的なトルクを提供する。

当業者には明らかなように、様々なタイプの永久磁石や、様々なタイプの電磁石や、様々な磁石形状や、磁石２４，５２，５４，１５２の様々な取付タイプや様々な配置、を使用することができる。ハウジング５６，５８，７８，１７８，２７８の構造は、また、形状や相対寸法や構成の観点から、変更することができる。磁石５２，５４（図３，８における符号７２，７４，７６を参照されたい）の間のリンクは、様々な手段によって得ることができる。例えば、フレキシブルな駆動機構や、複数のギヤの組合せや、ベルト式の駆動機構や、ウォームギアや、油圧式の駆動機構や、気圧式の駆動機構や、水圧式の駆動機構や、チェーン式の駆動機構や、リンク式の駆動機構、等によって得ることができる。磁石５２，５４，１５２とハウジング５６，５８，１５６との間の機械的リンクは、また、例えば、フレキシブルな駆動機構や、複数のギヤの組合せや、ベルト式の駆動機構や、ウォームギアや、油圧式の駆動機構や、気圧式の駆動機構や、水圧式の駆動機構や、チェーン式の駆動機構や、リンク式の駆動機構、等によって得ることもできる。

また、磁石５２，５４，２４，１５２は、例えば３６０°の周縁まわり回転といったような軸線まわりの回転以外の、構成および方向性でもって配向させることができる。例えば、磁石は、内部磁石２４の軸線まわりにというよりはむしろ、脚の軸線まわりに回転することができる。磁石５２，５４，１５２は、また、連続的な動作でもってあるいはパルス的な動作でもって、直線的に駆動することができる。駆動機構６８，７０は、ハウジング５６，５８内に、あるいは、円弧状ハウジング７８，１７８，２７８内に、あるいは、ユーザインターフェース８０上に、あるいは、ハウジング５６，５８，７８，１７８，２７８の外部に、配置することができる。

アクチュエータボタン６８は、螺旋形の押しボタンや、ターンハンドルや、直線的なギアや、ウォームギアや、スプールギアや、ヘリカルギアや、ラックとピニオンからなるギアや、爪や、油圧式駆動機構や、気圧式駆動機構や、水圧式駆動機構や、磁気式駆動機構や、ブラシ型の電気モータや、ブラシレス型の電気モータや、ステップモータ、という態様で設けることができる。延長化のモニタ、すなわち、ユーザインターフェース８０は、半導体デバイス、あるいは、電気機械デバイスとすることができる。インターフェース８０は、また、ハウジング上に現れない無線デバイスとすることができる。表示すべき情報は、手術室内のモニタ上に表示される。よって、現在利用可能な無線技術が使用される場合には、インターフェース８０とディスプレイパネル８２とは、実際に付加的なものである。インターフェース８０は、内部磁石２４の引っ張り度合いを、すなわち、内部磁石２４の直線的な移動を、測定することができる。インターフェース８０のディスプレイ８２は、アナログともデジタルともすることができる。ディスプレイ８２上に表示される特定の情報は、所望に応じて変更することができ、外科医または手術者によってプログラム可能である。インターフェース８０は、また、アラームまたはアラートを使用することができ、これにより、当初の予定から逸脱したことを、延長または短縮の外科医またはユーザに対して警告を発することができる。

いくつかの実施形態のみに関して上述したけれども、上記の説明により、当業者には、代替可能な構成や修正された構成が自明であろう。これらの代替可能な構成や他の代替可能な構成は、等価物と見なされ、本明細書および特許請求の範囲の精神および範囲内に属するものである。

１０ ＩＭネイル
１２ 基端側外側ボディ
１８ 先端側ボディ
２４ 内部磁石
２６ アクチュエータ
２８ ネジ山付きロッド（ネジ山付きシャフト）
４２ 先端ブロック
４４ 端部キャップ
４６ ネジ山付きブロック
５０ 開口（横断穴）
５２ 第１磁石
５４ 第２磁石
５６ ハウジング
５８ ハウジング
６８ アクチュエータボタン
７２ リンク
７４ 円弧状リンク
７６ リンク
８０ ユーザインターフェース
１２６ アクチュエータ
１５２ 外部磁石、第１磁石
１７８ 円弧状ハウジング
２２６ アクチュエータ
３２６ アクチュエータ
３５２ 外部磁石
４２６ アクチュエータ
４５２ 外部磁石
７００ アクチュエータ

Claims (1)

1. 長さ調節可能な髄内ネイルシステムであって、
   明細書および添付図面に関連付けて実質的に説明された長さ調節可能な髄内ネイルシステム。

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