JP2018038801A - 膝蓋骨を保持し及びつかむための整形外科手術用プライヤ状器具 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな整形外科手術用プライヤ状器具を提供する。【解決手段】膝蓋骨に対して手術を行うための整形外科手術用プライヤ状器具１あって、ヒンジボルトを用いて互いに対して枢動可能に取り付けられた対応するハンドル部材１２、１３に結合された、少なくとも２つのジョー２、３と、膝蓋骨の周縁部を把持及び保持するための、各ジョーにおける遠位クランプ部分８、９と、器具ハンドル部材とジョーとの間の中間力伝達機構４と、ハンドル部材から構造的に独立し、かつハンドル部材とジョーとの間に置かれた中間力伝達機構における２つのアーム２０、３０と、第１の連結点において各アームをハンドル部材に結合するための、弾性部材と、ハンドル部材の遠位端に係合する、各アームにおける第２のより遠位の連結点と、を含み、一方のアームの第１の連結点と他方のアームの第２の連結点とは同じハンドル部材に交差連結されている、整形外科手術用プライヤ状器具。【選択図】図２

Description

本発明は、人の膝蓋骨を保持し、膝蓋の所定の部分が鋸引きによって正確に除去され得るようにガイドを提供するための、整形外科手術用器具に関する。

より詳細には、本発明は、膝頭として一般に知られている膝蓋に対して手術を行うためのプライヤ状器具又は装置に関する。詳細には、この器具は、損傷した関節表面を除去しそれを膝蓋ボタンとしても知られるプロステーゼに置き変える間、膝蓋を保持するためのクランプである。

この特定の技術分野においてよく知られているように、膝蓋は大腿骨顆の間の溝内を摺動するレンズ形状骨の種子骨である。その機能は、筋肉による前方引っ張りの作用線をシフトさせることによって四頭筋の効率を向上させることである。

膝関節として、筋肉及び腱は膝蓋を大腿骨顆に向かうよう強いる。従って、膝蓋と、膝関節を構成するその他の骨との間にはかなりの相対運動が存在する。

加齢、病気、又はスポーツ活動により膝の関節表面は劣化する可能性がある。特定の病状を治療するために、顆を外科的に除去し、これらの構造をプロステーゼインプラントに置き換えることが一般的になっている。同じ処置によって、膝蓋の関節表面も置き換えられる場合がある。膝蓋に接続された腱のため、関節表面のみを置き換えることが一般に望ましい。例えば、金属ベースプレートを有する又は有さない、関節表面を有するポリエチレンによって作られた膝蓋ボタンが、大腿骨顆に隣接する膝蓋の後側又は内側を置き換えるため使用されている。そのようなプロステーゼをインプラントするために、膝蓋の後面を切除して、プロステーゼをその上に取り付けることが可能な平坦な表面が作られる。

損傷した膝蓋表面の切断、穿孔、及び置き換えの処置は複雑であり時間がかかる。過去には、外科医は多くの場合、適切な切断を行うための矢状鋸の操作において自らの手と目の熟練に頼っていた。現在では、処置には以下の３つの別個の基本的ステップを要する。
１）膝蓋の損傷した後関節面を切除又は除去する。
２）切除された膝蓋において、プロステーゼを受け入れるための手段を設ける。
３）切除され準備された膝蓋にプロステーゼを取り付ける。

これらの３つのステップを遂行するために、いくつかの別個の装置が採用される。これらの装置としては、膝蓋をしっかりと保持してその後面を露出させるための装置と、鋸と、除去される膝蓋の部分を制御するための鋸ガイドと、インプラントを確実に取り付けるための手段を提供するドリルと、プロステーゼインプラントを取り付けるための手段の配置及び深さを制御するためのドリルガイドと、プロステーゼを挿入しプロステーゼを所定の位置に圧入するための装置とが含まれる。この後者の装置により、切除された膝蓋へのプロステーゼの取り付けが確実であることが保証される。

そのような処置のための装置が開発され記述されている。特に、クランプ状膝蓋切除及び置き換え装置が、米国特許第５，１４７，３６５号明細書及び米国特許第６，０１０，５０９号明細書に記載されている。

米国特許第５，１４７，３６５号明細書では、膝蓋の所定の部分を切除するためにクランプし矢状鋸をガイドするためのプライヤ状装置が開示された。回転式の目盛り付きスタイラスによって、一体型の矢状鋸を基準にした膝蓋の位置が測定される。ジョー部材のそれぞれの中に捕捉スロットが備えられ、捕捉スロットを通して矢状鋸が取り付け可能である。スタイラス及びドローバーは鋸ガイドとして働く。スタイラス及びドローバーアセンブリは、クランプの支点に備えられたボアを通して嵌合するスケールブッシングを含む。スタイラスアームは、垂直に調節可能なスケールポストを運ぶ。これにより外科医は、除去される膝蓋の正確な量を決定することが可能になる。

米国特許第６，０１０，５０９号明細書では、膝蓋を把持及び保持するためのプライヤ状クランプであって、バネ付勢されたヒンジボルトを有するプライヤ状クランプを含む、膝蓋切除及び置き換え装置が開示された。特別に設計されたドリルガイドが、手術中に膝蓋を解放することなく、所定の位置に嵌められること、及びヒンジボルトから取り外されることが可能である。同様に、特別に設計された膝蓋ボタンプレッサが、所定の位置に嵌められること、及びヒンジボルトから取り外されることが可能である。処置の間に膝蓋を解放し、再び把持し、再方向付けする必要がないため、手術の時間が大幅に短縮される。

上記の器具は多くの観点において有利であるが、いくつかの制限を依然として有する。実際には、「膝蓋クランプ（ｐａｔｅｌｌａ ｃｌａｍｐｓ）」として一般に知られている既存の器具の使用に関連して遭遇される問題はいくつかある。

クランプ器具は、手術中に膝蓋を確実に保持するために使用される。既存の膝蓋クランプのほとんどはかなり大きく嵩張る。使用中、この器具は外科医の視野を遮り、関節への物理的接近を妨げる。

その上、既存の膝蓋プレッサクランプ（ｐａｔｅｌｌａ ｐｒｅｓｓｅｒ ｃｌａｍｐｓ）のいくつかは、機械的倍率を向上するためにかなり長いハンドルを備えている。しかしこれにより、非常に望ましくない出来事である手術中の膝蓋の破損のリスクが増大する。

本発明を際立たせる技術的課題は、既知のプライヤ状器具の制限を克服するための、及び膝蓋骨を柔らかに取り扱うと同時に安定した把持を保証することを可能にするための構造的及び機能的特徴を有する、膝蓋骨に対して手術を行うための新たな整形外科手術用プライヤ状器具を提供することである。

本発明の別の目的は、より単純で、より扱いやすく、使用がより容易で、手術中に外科医の視野を遮らない、膝蓋の置き換えのための器具を提供することである。

本発明の更なる目的は、調整された力を器具の把持クランプに提供すると同時に、把持クランプによる膝蓋骨の保持の確固とし安定した位置付けを保証することが可能なプライヤ状装置を提供することである。

本発明の基礎となる発明概念は、外科医によって使用される器具ハンドルと膝蓋骨を保持するための把持クランプとの間の一種の中間力伝達システムを提供することであり、そのような中間力伝達システムは、器具が膝蓋骨を把持した場合に穏やかな弾性的追加力を発揮するための回復性及び弾性手段を含む。

この発明概念によれば、技術的課題は、膝蓋骨を保持及び把持するための整形外科手術用プライヤ状器具であって、
ヒンジボルトを用いて互いに対して枢動可能に取り付けられた対応するハンドル部材に結合された、少なくとも２つのジョーと、
膝蓋骨の少なくとも周縁部を把持及び保持するための、各ジョーにおける遠位クランプ部分と、
器具ハンドル部材とジョーとの間の中間力伝達機構と、
ハンドル部材から構造的に独立した、かつこれらのハンドル部材とジョーとの間に置かれた、前記中間力伝達機構における２つのアームと、
第１の連結点において各アームを対応するハンドル部材に結合するための、各アーム内の弾性部材と、
ハンドル部材の対応する遠位端に係合する、各アームにおける第２のより遠位の連結点と
を含み、
一方のアームの第１の連結点と他方のアームの第２の連結点とは同じハンドル部材に交差連結されている、
整形外科手術用プライヤ状器具によって解決される。

アームのそれぞれは、無荷重状態において予め傾斜するように、及び全荷重状態において他方のアームに対して実質的に平行に保たれ、それにより膝蓋骨への荷重伝達が最適化されるように構成されることに留意されたい。

前記アームのそれぞれは実質的に平坦であり、アーチ形状を有し、遠位端が対応するジョーに結合され、近位端がヒンジボルトを基準にしてより近位でハンドル部材とオーバラップしている。

有利には、前記第２のより遠位の連結点は、アームのそれぞれにおいて形成されたスロットであって、各ハンドル部材の遠位端に垂直に固定された対応する摺動ピンによって係合されるスロット内に位置している。

その上、アームのそれぞれは、各アームを対応するハンドル部材に結合するための弾性部材を含み、各弾性部材は、アームのそれぞれにおける開口を含み、弾性要素又はトングが開口の内側に突出している。

トングは、アーム構造に固定された一方の端と、それぞれの開口の内部を自由に移動できる他方の端とを有する一種の板バネであり、弾性要素の拡大自由端が、対応するピンによってハンドル部材の第１の連結点に連結される。

言い換えると、各ハンドル部材は、ハンドル部材の中間位置に位置するピンによって、一方のアームの弾性要素の前記拡大自由端に、及びハンドル部材の遠位端に位置し他方のアームのスロットの内部を摺動する摺動ピンによって、他方のアームに交差連結される。摺動ピンは、各ハンドル部材の遠位端に垂直に固定されている。

本発明によるプライヤ状器具において、ジョーは前記アームの対応する遠位端上に、弾性要素を介在させて、取り外し可能な様態で取り付けられる。

対応するジョーと一体に形成された、かつジョーの長手方向の延在に垂直な方向において延在する、対応するピンを受け入れるために、各アームの遠位端においてガイドスロットが備えられる。それぞれのアーム上での各ジョーの、前記弾性要素と対照をなすわずかな軸方向の移動を提供するために、前記ピンのそれぞれは対応するガイドスロットの内部を自由に摺動できる。

ハンドル部材を手で圧迫することによって第２の又は更なる弾性把持作用が要求される場合、圧縮バネが介在し、それによりピンが関連するスロットの内部を摺動することが可能になる。

ジョーの遠位クランプ部分の間の又はジョーの間の所望の距離を維持するために、アームの近位端においてロック手段が備えられることに更に留意されたい。

そのようなロック手段は、一方のアームの近位端においてヒンジ上に枢動可能に取り付けられた鋸歯状バーであって、ハンドル部材によってアームの一方が他方に向けて接近するよう強いられる場合に、他方のアームの近位端において備えられたラチェットによって係合される、鋸歯状バーを含む。

特定の実施形態について図面を参照して以下に説明する。実施形態の以下の説明は例示のためにのみ提供されるものであり、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定される本発明を限定する目的のためのものではないということは、整形外科分野の当業者にとってこの開示から明らかであろう。

本発明により実現される整形外科手術用プライヤ状器具の、使用準備完了位置における概略上面図を示す。 いくつかの要素が透明に示された図１のプライヤ状器具の概略図を示す。 本発明によるプライヤ器具の詳細の拡大前面図を示す。 本発明によるプライヤ器具の別の詳細の別の拡大前面図を示す。 本発明のプライヤ状器具に組み込まれた中間力伝達システムの、一機能フェーズにおいて示された概略上面図を示す。 本発明のプライヤ状器具に組み込まれた中間力伝達システムの、異なる機能フェーズにおいて示された異なる概略上面図を示す。 本発明のプライヤ状器具に組み込まれた中間力伝達システムの、異なる機能フェーズにおいて示された異なる概略上面図を示す。 本発明のプライヤ状器具に組み込まれた中間力伝達システムの、異なる機能フェーズにおいて示された異なる概略上面図を示す。 本発明のプライヤ状器具に組み込まれた中間力伝達システムの、異なる機能フェーズにおいて示された異なる概略上面図を示す。 本発明により実現される整形外科手術用プライヤ状器具の、図１に示す位置と比較した場合の最終位置における別の概略上面図を示す。 本発明による、アームに組み込まれた弾性部材を有するプライヤ状器具を示す。 アーム内に弾性部材を有さないプライヤ状器具の例を示す。

添付の図面を参照すると、膝蓋骨に対して手術を行うための整形外科手術用プライヤ状器具が全体としてかつ概略的に１により示されている。

本発明の器具１は、一対の組み合わせプロング又はジョー２、３と、ヒンジボルト５を用いて互いに対して枢動可能に取り付けられた対応するハンドル部材１２、１３とを有する、プライヤ状クランプである。

器具１は通常、図４のより詳細な図で示されるように、バネ１４によって好ましくは弾性的に付勢されたヒンジボルト５によって開位置又は使用準備完了位置において保持される。

バネ１４はその弾性的付勢力を、器具１が使用準備完了位置にある場合にジョー２及び３を開いたまま保つために発揮する。

ジョー２、３は対応する遠位クランプ部分８及び９を有し、遠位クランプ部分８及び９は両方共、膝蓋骨（図示せず）の周縁部を把持及び保持するための比較的平坦なクランプ表面１８、１９を有する。

ジョー２、３の対応する遠位端８、９のこれらの平坦なクランプ表面１８及び１９は互いに向き合っており、器具１が図１に示す使用準備完了位置にある場合、相互に接近して近接するように駆動される準備ができている。器具１が使用準備完了位置にある場合、表面１８と１９との間に所定の間隙が設けられている。

既知の解決策とは異なり、本発明のプライヤ状器具１は、外科医によって使用される器具ハンドル１２、１３と、ジョー２、３との間に中間力伝達システム４又は機構を含む。

この中間力伝達システム４は、ハンドル部材１２、１３から構造的に独立した、かつこれらのハンドル部材１２、１３とジョー２、３との間に置かれた、２つのアーム２０及び３０を含む。

より具体的には、アーム２０、３０のそれぞれは実質的に平坦であり、アーチ形状を有し、遠位端２２、３２が対応するジョー２、３に結合され、近位端２４、３４がヒンジボルト５を基準にしてより近位でハンドル部材１２、１３とオーバラップしている。

２つのアーム２０、３０は、以下で説明する器具１の様々な要素を受け入れるために異なるように形作られた近位端２４、３４のみを除いて、実質的に対称の形状である。

ジョー２、３はそれぞれ、アーム２０、３０の対応する遠位端２２、３２上に、以下で開示される弾性要素４５、５５を介在させて、取り外し可能な様態で取り付けられる。

これに関して、対応するジョー２、３と一体に形成された、かつジョーの長手方向の延在に垂直な方向において延在する、対応するピン１０、１１を受け入れるために、各アーム２０、３０においてガイドスロット１６、１７が備えられる。それぞれのアーム２０、３０上での各ジョー２、３のわずかな軸方向の移動を提供するために、各ピン１０、１１はガイドスロット１６、１７の内部を自由に摺動できる。

ジョー２、３の遠位クランプ部分８、９は取り外し可能であり、各アーム２０、３０の遠位端において備えられたシート内で支持される、かつ図２において部分的に可視である、対応するピンによって支持される。起こり得る清掃又は他の形状のクランプとの交換のために遠位クランプ部分８、９を迅速に解放するために、ファスナ機構２１、２３が各ジョーにおいて備えられる。

アーム２０及び３０の両方は、本発明の整形外科手術用プライヤ状器具を、図面には示していない例えばドリルガイド又は切除ガイドなどの関連し協働するその他の器具と結合するための接続手段を含む。本発明では、そのような必須ではない器具との接続手段に焦点を合わせていないが、アームがそれらの手段を備えることに注意することは重要である。

有利には、本発明によれば、アーム２０、３０のそれぞれは、各アーム２０、３０を対応するハンドル部材１２、１３に結合するための弾性部材２５、３５を含む。

弾性部材２５、３５は、作用力によって曲げられた後でそれらの元の形態又は位置に戻る回復性部材として構成された、アームのそれぞれの部分を含む。

弾性部材２５、３５は、アーム２０、３０の全体的な弾性及び回復性に比較してより大きな弾性及び回復性を有する部分を備えている。

各弾性部材２５、３５は、アーム２０、３０のそれぞれにおける開口２６、３６を含み、弾性要素６、７又はトングが開口の内側に突出している。

このトングは、アーム構造に固定された一方の端と、それぞれの開口２６又は３６の内部を自由に移動できる他方の端とを有する一種の板バネと考えられてもよい。

これらの弾性要素６、７又はトングの各１つは、アーム２０、３０と一体に形成された一方の端と、滴（ｄｒｏｐ）に実質的に類似した２次元形状を有する反対側の拡大自由端３８、３９とを有する。

弾性要素６又は７の拡大自由端３８又は３９は、対応するピン２７、２９によってハンドル部材１２又は１３の第１の点に連結される。

これはハンドル部材とアームとの間の第１の接触点又は連結点である。

より詳細には、本発明のプライヤ状器具１の各ハンドル部材１２、１３は、中間力伝達システム４に、２つの連結点において結合される。

第１の連結点は、１つのアーム２０、３０の弾性要素６、７又はトングの拡大自由端３８又は３９である。

第２の連結点は、各ハンドル部材１２、１３の遠位端４２、４６に垂直に固定された対応する摺動ピン３１、３３によって係合される、アーム２０、３０のそれぞれにおいて形成されたスロット１５、２１内に位置している。

スロット１５及び２１は、対応するアーム２０、３０上のわずかにずらした位置に備えられたより短いスロット１６及び１７に実質的に平行である。

従って上記の説明を考慮すると、ハンドル部材１２は、ヒンジ５より近位の、ハンドル部材１２の中間位置に位置するピン２７によって、アーム２０の弾性要素６の拡大自由端３８に、及び遠位端４２に位置し他方のアーム３０のスロット２１の内部を摺動するピン３３によって、交差連結される、ということは明らかである。

対応する様態で、ハンドル部材１３は、ヒンジ５より近位の、ハンドル部材１３の中間位置に位置するピン２９によって、アーム３０の弾性要素７の拡大自由端３９に、及び遠位端４６に位置し他方のアーム２０のスロット１５の内部を摺動するピン３１によって、交差連結される、ということは明らかである。

一方のハンドル部材１２は、第１の連結点３８においてアーム２０に、及びピン３３とスロット２１との間の摺動結合によって表される第２の連結点において他方のアーム３０に連結されることに留意されたい。

従って、他方のハンドル部材１３は、第１の連結点３９において第２のアーム３０に、及びピン３１とスロット１５との間の摺動結合によって表される第２の連結点において第１のアーム２０に連結されることに留意されたい。

２つのハンドル部材１２、１３はヒンジボルト５において結合されることを考慮すると、上記の構成は、外科医が遠位接近クランプ部分８及び９を介して膝蓋骨を把持及び保持するためにハンドル部材に働きかける場合の、把持力の最初の穏やかな発揮を可能にする、中間力伝達システム又は機構を表す。

しかし本発明によれば、器具１に含まれ以下で開示される更なる特徴により、第２の又は更なる弾性把持作用が本発明のプライヤ状器具１によって発揮されてもよい。

図５及び以下においてわかるように、アーム２０又は３０の各１つと、対応するジョー２、３との間に圧縮バネ４５又は５５が備えられる。

圧縮バネ４５又は５５は、スロット１６又は１７の近くの、アーム２０、３０と対応するジョー２、３との間に形成された対応するシート４３、４４内に位置する。

シート４３及び４４は対応する隣接したスロット１６及び１７と実質的に整列されると言うことができる。

ハンドル部材１２、１３を手で圧迫することによって第２の又は更なる弾性把持作用が要求される場合、圧縮バネ４５、５５が介在し、それによりピン１０及び１１が関連するスロット１６、１７の内部を摺動することが可能になる。

ジョーの遠位端８、９の間の又はジョー２、３の間の所望の距離を維持するために、アームの近位端２４、３４においてロック手段４７が備えられることに留意されたい。ロック手段の一例は、図５〜図９に示すように、アーム３０の近位端３４においてヒンジ５０上に枢動可能に取り付けられた鋸歯状バー４９である。

単にヒンジ５０を収容するために、第２のアーム３０の近位端３４の形状は、第１のアーム２０の他方の近位端２４の形状とは異なっている。

アーム２０、３０の一方が他方に向けて接近するよう強いられる場合に鋸歯状バー４９の歯に段階的に係合するように、歯又はラチェット４７が第１のアーム２０の近位端２４において備えられる。

ラチェット４７を鋸歯状バー４９の歯との係合から解放し、ハンドル部材１２、１３を解放して器具１を使用準備完了位置に戻すための押しボタン２８が備えられる。

次に、本発明のプライヤ状器具１の機能について説明する。

外科医によってハンドル部材１２、１３に対して加えられる圧迫作用により、２つのハンドル部材の一方が他方に向けて閉じることが可能になる。この圧迫作用により、両方のアーム２０、３０が押されてより近付く。

この圧迫作用はヒンジボルト５のねじりバネ１４の弾性力に対抗して得られ、この弾性力は、使用準備完了位置においてハンドル部材を開いたまま保ち、結果としてアーム２０、３０を一方が他方から離れたそれらの静止位置に保つ傾向がある。

ハンドル部材１２、１３は、ジョーの平坦な表面１８、１９の間の距離が膝蓋骨の厚さに実質的に対応する最小の間隙に達するまで、外科医によって自由に閉じられ得る。

ハンドル部材１２、１３に対して加えられる圧迫作用により、ハンドル部材に接続されたアーム２０及び３０はより近付くよう強いられ、それらのそれぞれの近位端２４、３４の一方が他方に向けて接近する。

図６、図７、及び図８の例によってわかるように、ハンドル部材１２、１３と弾性要素６、７の拡大自由端３８、３９との間の連結は、これらの弾性要素の全てのうち最初に移動し、それからそれらは開口２６、３６のそれぞれの内部エッジに到達する。

拡大自由端３８及び３９が、開口２６、３６のそれぞれの内部エッジに当接する位置に到達したら、対応するアーム２０、３０は移動し、曲がって、より近付いてもよい。

この第１の弾性反応により、膝蓋骨に対して特に穏やかな把持及び保持力を器具が発揮することが可能になる。

ジョー２、３の遠位クランプ部分８、９が膝蓋骨の厚さに対応する保持位置に到達した場合、ロック手段４７によってその構成が固定される。

外科医の要求に応じて、ハンドル部材１２、１３は更に閉じられて更なる圧迫作用が加えられてもよく、その場合、ハンドル部材１２、１３は圧縮バネ４５、５５の弾性反応に遭遇し、それにより依然として弾性状態の下で更なる閉鎖及び把持作用が可能になる。

これらの圧縮バネを変形させることによって、ジョー２、３の遠位クランプ部分８、９に対して第２の弾性力が加えられる。

このようにして、ロック手段４７の最大更に３つのより多くの歯が歯付きラックにおいて係合することが可能になる。

ハンドル部材１２、１３を介してこの追加力を加えることによって、結果として生じる把持作用が器具全体を通してジョー２、３の遠位クランプ部分８、９上にまで伝達され、それにより膝蓋骨は穏やかに圧迫され、安定した把持が保証される。その上、アーム２０、３０が無荷重状態において予め傾斜されている場合、同じアーム２０、３０が全荷重状態において互いにほぼ平行になり、それにより膝蓋骨への荷重伝達が最適化される。

アーム２０、３０の端に位置付けられた歯付きラックは、所望の距離で止め、保つものである。歯付きラックにおけるボタンを押すことにより歯が解放され、アーム／ハンドルが開くことが可能になる。

図１１及び図１２を参照して、本発明のプライヤ状器具のアームに組み込まれた弾性部材の効果について説明する。

図１１の器具１は、上記ですでに説明した本発明の整形外科手術用プライヤに対応する。

図１２の器具１００１は器具の別の例であり、ハンドル部材１２、１３とジョー２、３との間に置かれたアーム１０２０及び１０３０が修正されている。特に、アーム１０２０及び１０３０は、いかなる弾性部材も有さないバルク体を含む。従ってアーム１０２０及び１０３０はハンドル部材１２、１３に直接結合される。

以下において「膝蓋プライヤ」又は単に「プライヤ」とも呼ばれる図１１の器具１及び図１２の器具１００１の性能を比較するために、有限要素（ＦＥＭ）シミュレーションが実行された。

動作において、膝蓋プライヤは、アタッチメント（すなわちクランプ）が膝蓋骨と接触するまで抵抗なしに閉じる。この接触状況をシミュレートするため、及び計算を容易にするために、本例では、アタッチメントが１つの剛性の「ファントムボディ」１０００によって置き換えられる。

この例において、クランプがボディ１０００と接触したら、ハンドル部材１２及び１３のいかなる更なる閉鎖も、プライヤのアーム２０、３０又は１０２０、１０３０の変形を引き起こす。

器具１の場合、弾性部材２５及び３５が変形を主に吸収する。それとは異なり、器具１００１の場合、バルク金属材料の弾性特性に従って、アーム１０２０及び１０３０全体が変形する。

器具１の動作をより詳細に説明すると、上側ハンドル部材１２は、ヒンジボルト５の回転中心の周りを回転できるのみである。回転移動が行われ、その角回転のために必要なトルクが計算される。同じことが下側ハンドル部材１３についても有効である。

上側アーム２０は、ピン２７によって上側ハンドル部材１２に接続され、ピン３１の摺動を可能にするスロット１５によって下側ハンドル部材１３に更に接続される。

下側アーム３０は、ピン２９によって下側ハンドル部材１３に接続され、ピン３３の摺動を可能にするスロット２１によって上側ハンドル部材１２に更に接続される。

両方のハンドル部材１２及び１３に対して、両方の回転を反対方向に加えた場合、両方のアーム２０、３０又は１０２０、１０３０は閉じる。

この閉鎖移動は、鋸歯状バー４９の垂直（下向き）の移動をもたらし、同時に、ラチェット４７のヒンジ５０の垂直（上向き）の移動をもたらす（方向は図１１及び図１２において表されるように定義される）。これらの移動はラチェット４７の押しボタン２８の位置を考慮して評価される。

両方のアーム２０、３０又は１０２０、１０３０の移動の合計により、ラチェット４７の後続歯の係合がもたらされる。本例では、２つの後続歯の間の距離は２．０５ｍｍと仮定される。

結果として、両方のハンドル部材１２、１３に対して加えられる両方のトルクの合計は、ラチェット４７における所与の歯の及び歯付きラックの垂直移動の合計と相互に関連し得る。

結果として生じるトルクは関心対象の距離に正規化され、この距離は、２つの後続歯の間の２．０５ｍｍという仮定される距離に等しい。

シミュレーションは弾性変形（すなわち塑性変形なし）について計算される。弾性域内では、トルクと移動との間の線形相関が仮定され得る。

器具１及び器具１００１の性能のより良好な比較のために、必要なトルクを達成するために必要な力は、ヒンジ５の回転中心から１２０ｍｍである、ハンドル部材１２及び１３のグリップの最初の部分における単一の印加点（親指−人差し指領域におけるユーザの手を表す）を考慮することによって計算される。

図１１の器具１についてＦＥＭシミュレーションを実行することによって、以下が計算される。
− 上側ハンドルにおけるトルク：１３４４８Ｎ・ｍｍ
− 下側ハンドルにおけるトルク：１３０３７Ｎ・ｍｍ
− 合計のトルク：２６４８５Ｎ・ｍｍ
− 上側アームの水平移動：−２．７５７ｍｍ（下向き）
− 下側アームの水平移動：２．９９７ｍｍ（上向き）
− 合計の移動：５．７５４ｍｍ

器具１の場合、２６４８５Ｎ・ｍｍのトルクにより２つのハンドル部材１２、１３の約５．７５４ｍｍの閉鎖が提供される。

歯付きラックの１ステップに正規化される場合、正規化されたトルクは、
（２．０５０／５．７５４＊２６４８５）＝９４３６Ｎ・ｍｍ
である。

器具１の場合、１２０ｍｍのレバーについて、これは印加点において加えられる（９４３６／１２０）＝７９Ｎの正規化された力に対応する。

次に、図１２の器具１００１についての類似のＦＥＭシミュレーションを考慮すると、以下が計算される。
− 上側ハンドルにおけるトルク：８８４１１Ｎ・ｍｍ
− 下側ハンドルにおけるトルク：８８３４１Ｎ・ｍｍ
− 合計のトルク：１７６７５２Ｎ・ｍｍ
− 上側アームの水平移動：−０．９０３ｍｍ（下向き）
− 下側アームの水平移動：０．８６１ｍｍ（上向き）
− 合計の移動：１．７６４ｍｍ

器具１００１の場合、１７６７５２Ｎ・ｍｍのトルクにより２つのハンドル部材１２、１３の約１．７６４ｍｍの閉鎖が提供される。

再び、歯付きラックの１ステップに正規化される場合、正規化されたトルクは、
（２．０５０／１．７６４＊１７６７５２）＝２０５４０９Ｎ・ｍｍ
である。

器具１００１の場合、１２０ｍｍのレバーについて、これは印加点において加えられる（２０５４０９／１２０）＝１７１２Ｎの正規化された力に対応する。

ＦＥＭシミュレーションによれば、２．０５ｍｍの正規化された距離に対して、器具１は７９Ｎの閉鎖力を必要とし、器具１００１は１７１２Ｎの力を必要とする（これは前者の２１．８倍である）。

アーム２０、３０に組み込まれた弾性部材２５、３５により、ラチェット４７を１つの歯だけ閉じるために必要な力は、弾性部材を有さないアーム１０２０及び１０３０における状況と比較して（約２２分の１に）減少する。

（７９Ｎと計算された）器具１によって必要とされる力はユーザの片手のみによって容易に達成可能であるのに対して、（１７１２Ｎと計算された）器具１００１によって必要とされる力はユーザによって容易に達成可能ではない。

当業者は、剛性のボディではなく膝蓋骨のクランプについて、類似の考慮が行われ得ることを理解する。

膝蓋骨をクランプするアタッチメントに対する力は、本発明による器具１において、同じ因数によって減少する。

従って、本発明の整形外科手術用プライヤ状器具を使用すれば、膝蓋骨の穏やかなクランプが、繊細な骨を壊すことなしに可能である。

本発明の範囲を理解するに当たって、本明細書中で使用される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及びその派生語は、記載された特徴、要素、構成要素、グループ、整数、及び／又はステップの存在を指定するがその他の記載されていない特徴、要素、構成要素、グループ、整数、及び／又はステップの存在を除外しない非制限用語であることが意図される。前述のことは、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、及びそれらの派生語などの同様の意味を有する語にも当てはまる。また、用語「部（ｐａｒｔ）」、「セクション（ｓｅｃｔｉｏｎ）」、「部分（ｐｏｒｔｉｏｎ）」、「部材（ｍｅｍｂｅｒ）」、又は「要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、単数形で使用される場合、特に明記しない限り、単一の部分又は複数の部分という二重の意味を有し得る。

また、用語「第１の（ｆｉｒｓｔ）」及び「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」は、様々な構成要素を説明するために本明細書中で使用される場合があるが、これらの構成要素はこれらの用語によって制限されるべきではない。これらの用語は１つの構成要素を別の構成要素から区別するためにのみ使用される。

本発明について説明するために特定の実施形態のみが選択されたが、添付の特許請求の範囲において規定された本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正が本明細書において行われ得ることは、当業者にとってこの開示から明らかであろう。

Claims (17)

1. 膝蓋骨に対して手術を行うための整形外科手術用プライヤ状器具（１）であって、
   ヒンジボルト（５）を用いて互いに対して枢動可能に取り付けられた対応するハンドル部材（１２、１３）に結合された、少なくとも２つのジョー（２、３）と、
   膝蓋骨の少なくとも周縁部を把持及び保持するための、各ジョー（２、３）における遠位クランプ部分（８、９）と、
   前記ハンドル部材（１２、１３）と前記ジョー（２、３）との間の中間力伝達機構（４）と、
   前記ハンドル部材（１２、１３）から構造的に独立した、かつ前記ハンドル部材（１２、１３）と前記ジョー（２、３）との間に置かれた、前記中間力伝達機構（４）における２つのアーム（２０、３０）と、
   第１の連結点（３８、３９）において各アームを対応するハンドル部材（１２、１３）に結合するための、各アーム（２０、３０）内の弾性部材（２５、３５）と、
   ハンドル部材（１２、１３）の対応する遠位端（４２、４６）に係合する、各アーム（２０、３０）におけるより遠位の第２の連結点（３１、３３）と
   を備え、
   一方のアーム（２０、３０）の前記第１の連結点（３８、３９）と他方のアームの前記第２の連結点（３１、３３）とは同じハンドル部材（１２、１３）に交差連結されている、
   整形外科手術用プライヤ状器具（１）。
2. 前記アーム（２０、３０）は、無荷重状態において予め傾斜するように、及び全荷重状態において互いに実質的に平行に保たれ、それにより前記膝蓋骨への荷重伝達が最適化されるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
3. 前記アーム（２０、３０）のそれぞれは実質的に平坦であり、アーチ形状を有し、遠位端（２２、３２）が対応するジョー（２、３）に結合され、近位端（２４、３４）が前記ヒンジボルト（５）を基準にしてより近位で前記ハンドル部材（１２、１３）とオーバラップしていることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
4. 前記アーム（２０、３０）のそれぞれは、各アームを対応するハンドル部材（１２、１３）に結合するための弾性部材（２５、３５）を含み、各弾性部材（２５、３５）は、前記アーム（２０、３０）のそれぞれにおける開口（２６、３６）を備え、弾性要素（６、７）又はトングが前記開口の内側に突出していることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
5. 前記アーム（２０、３０）のそれぞれは、各アームを対応するハンドル部材（１２、１３）に結合するための弾性部材（２５、３５）を含み、各弾性部材（２５、３５）は、前記アーム（２０、３０）のそれぞれにおける開口（２６、３６）を備え、アーム構造に固定された一方の端と、それぞれの開口（２６、３６）の内部を自由に移動できる他方の端（３８、３９）とを有する板バネが備えられることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
6. 前記弾性要素（６、７）又は板バネは、対応するピン（２７、２９）によって前記ハンドル部材（１２、１３）の第１の連結点に連結される拡大自由端（３８、３９）を有することを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載のプライヤ状器具。
7. 前記第２のより遠位の連結点（３１、３３）は、前記アーム（２０、３０）のそれぞれにおいて形成されたスロット（１５、２１）であって、各ハンドル部材（１２、１３）の前記遠位端（４２、４６）に垂直に固定された対応する摺動ピン（３１、３３）によって係合されるスロット（１５、２１）内に位置していることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
8. 各ハンドル部材（１２、１３）は、前記ハンドル部材（１２、１３）の中間位置に位置するピン（２７、２９）によって、一方のアーム（２０、３０）の前記弾性要素（６、７）の前記拡大自由端（３８、３９）に、及び前記ハンドル部材（１２、１３）の前記遠位端（４２、４６）に位置し他方のアーム（３０、２０）のスロット（１５、２１）の内部を摺動する摺動ピン（３１、３３）によって、前記他方のアーム（３０、２０）に交差連結されることを特徴とする、請求項６に記載のプライヤ状器具。
9. 前記摺動ピン（３１、３３）は、各ハンドル部材（１２、１３）の前記遠位端（４２、４６）に垂直に固定されていることを特徴とする、請求項８に記載のプライヤ状器具。
10. 前記ジョー（２、３）は前記アーム（２０、３０）の対応する遠位端（２２、３２）上に、弾性要素（４５、５５）を介在させて、取り外し可能な様態で取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
11. 対応するジョー（２、３）と一体に形成された、かつ前記ジョー（２、３）の長手方向の延在に垂直な方向において延在する、対応するピン（１０、１１）を受け入れるために、各アーム（２０、３０）の前記遠位端（２２、３２）においてガイドスロット（１６、１７）が備えられることを特徴とする、請求項１０に記載のプライヤ状器具。
12. それぞれのアーム（２０、３０）上での各ジョー（２、３）の、前記弾性要素（４５、５５）と対照をなすわずかな軸方向の移動を提供するために、前記ピン（１０、１１）のそれぞれは対応するガイドスロット（１６、１７）の内部を自由に摺動できることを特徴とする、請求項１１に記載のプライヤ状器具。
13. 前記ジョー（２、３）の前記遠位クランプ部分（８、９）の間の所望の距離を維持するために、前記アーム（２０、３０）の近位端（２４、３４）においてロック手段（４７）が備えられることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
14. 前記ロック手段（４７）は、一方のアーム（３０）の前記近位端（３４）においてヒンジ（５０）上に枢動可能に取り付けられた鋸歯状バー（４９）であって、前記ハンドル部材（１２、１３）によって前記アーム（２０、３０）の一方が他方に向けて接近するよう強いられる場合に、他方のアーム（２０）の前記近位端（２４）において備えられたラチェット（４７）によって係合される、鋸歯状バー（４９）を含むことを特徴とする、請求項１３に記載のプライヤ状器具。
15. 前記ラチェット（４７）を前記鋸歯状バー（４９）の歯との係合から解放し、前記ハンドル部材（１２、１３）を解放して前記整形外科手術用プライヤ状器具（１）を使用準備完了位置に戻すための押しボタン（２８）が、一方のアーム（２０）の前記近位端（２４）において備えられることを特徴とする、請求項１４に記載のプライヤ状器具。
16. 前記アーム（２０、３０）の各１つと、対応するジョー（２、３）との間に圧縮バネ（４５、５５）が備えられることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。
17. 前記ジョー（２、３）の前記遠位クランプ部分（８、９）は取り外し可能であり、前記アーム（２０、３０）のそれぞれの前記遠位端において備えられたシート内で支持される対応するピンによって支持され、ファスナ機構（２１、２３）が、前記遠位クランプ部分（８、９）を迅速に解放するために前記ジョー（２、３）のそれぞれにおいて備えられることを特徴とする、請求項１に記載のプライヤ状器具。