JP2023003434A

JP2023003434A - 外科用切削バー

Info

Publication number: JP2023003434A
Application number: JP2021104515A
Authority: JP
Inventors: 隆光飯塚; Takamitsu Iizuka
Original assignee: NAKANISHI KK
Current assignee: NAKANISHI KK
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2023-01-17
Also published as: US11806024B2; US20220409213A1

Abstract

【課題】冷却効果が向上した外科用切削バーを提供すること。【解決手段】課題を解決するには、回転軸線を中心に回転する軸部と、軸部の先端に設けられる切削部を備えた外科用切削バーであって、切削部は、球形状であり、表面にダイヤモンド砥粒を備え、先端側から軸方向に延びる縦溝を備えるように構成すれば良い。このように構成することで、冷却水を用いて外科用切削バーを用いた際に生じる切削部の発熱を効率よく冷却することができる。これにより、神経の周囲の組織の除去を行う緻密な外科手術を行う現場において、冷却効率がより高い外科用切削バーを提供することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、外科手術用の医療器具である外科用切削バーに関するものである。

従来から、外科手術において、切削部を備えた外科用切削バーを回転させることで、骨や腫瘍等の組織を切除する医療器具がある。
このような医療器具に用いられる外科用切削バーは、回転軸線を中心に回転する軸部と、この軸部の先端に設けられる切削部を備えている。そして、切削部は球形状であり、表面にダイヤモンド砥粒を付着することで切削面が形成されている（特許文献１）。
術者は、医療器具を構成するハンドピースに、上記の外科用切削バーを取り付けて回転させ、回転する切削面を切除対象に押し当てることで使用する。

特開２０１３－１３８８２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の外科用切削バーは、高速回転（２００００～１０００００ｒｐｍ）させて用いる為、切削面を切除対象に接触させた際に摩擦により発熱する。これにより、切削対象部分の周囲に、発熱した外科用切削バーが近接することで、切削対象部分の直接的な熱損傷、及び、切削対象物から熱が伝導し神経などの重要構造物を間接的に熱損傷させてしまう恐れがあり、慎重な操作を要求されるという課題がある。
外科用切削バーの発熱は、切削対象部分の熱による骨壊死、骨からの熱伝導で骨内に位置している又は近接する神経等が熱損傷する、という臨床上のリスクが指摘されています。
このような背景から、神経の周囲の組織の除去を行う緻密な外科手術を行う現場において、冷却効率がより高い外科用切削バーの要求が高まっている。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、冷却効果が向上した外科用切削バーを提供することを目的とする。

課題を解決するためには、回転軸線を中心に回転する軸部と、軸部の先端に設けられる切削部を備えた外科用切削バーであって、切削部は、球形状であり、表面にダイヤモンド砥粒を備え、先端側から軸方向に延びる縦溝を備えるように構成すれば良い。

本発明によれば、外科用切削バーの冷却効果を向上することが可能となる。

実施の形態に係る外科手術システムの概略構成図実施の形態に係る外科用切削バーの構成図実施の形態に係る外科用切削バーの切削部を回転軸線Ｌの軸方向から見た図実施の形態に係る外科用切削バーの切削部のダイヤモンド砥粒を省略して表現した図であり、（a）切削部を軸方向から見た図、（ｂ）切削部を径方向から見た図、（ｃ）図４（ｂ）の視点から先端位置Ｍを中心に９０度回転した位置から見た図、（ｄ）図４（ｃ）の視点から先端位置Ｍを中心に９０度回転した位置から見た図、（ｅ）図４（ｄ）の視点から先端位置Ｍを中心に９０度回転した位置から見た図実施の形態に係る外科用切削バーにおいて使用時の切削部における冷却水を示した図

（実施の形態）
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。
ここでは、本発明に係る外科用切削バーを用いる医療機器として、骨手術器械である外科手術システムを例示するが、これに限らず歯科用等の他の用途の医療機器であってもよい。

＜外科手術システム＞
図１は、外科手術システム１００の概略構成図である。
外科手術システム１００は、コントロールユニット１０１と、ハンドピース１０３と、ハンドピース１０３をコントロールユニット１０１に接続する接続ケーブル１０５と、フットスイッチ１０７を含んで構成される。

ハンドピース１０３は、アタッチメント１０３ａと把持部１０３ｂとを備える。ハンドピース１０３の先端のアタッチメント１０３ａには、外科用切削バー２００が着脱自在に取り付けられている。
ハンドピース１０３には、外科用切削バー２００を回転駆動するエアモータ又は電気モータ（電動機）等の動力源が設けられる。動力源は、コントロールユニット１０１に接続されたフットスイッチ１０７によって回転又は回転停止される。コントロールユニット１０１は、ハンドピース１０３の回転駆動を制御する。
尚、ハンドピース１０３の駆動源の回転又は停止を、手で操作するハンドスイッチをハンドピース１０３に設け、このハンドスイッチを操作することで行っても良い。また、ハンドピース１０３は、外科用切削バー２００に適切な回転駆動力を付与するものであれば、本実施の形態で説明に用いる以外のものでもよい。

＜外科用切削バー＞
図２は、外科用切削バー２００の構成図である。尚、外科用切削バー２００の回転中心を示す仮想の線を回転軸線Ｌとする。
外科用切削バー２００は、回転軸線Ｌに沿った棒状の軸部２１０と、軸部２１０の一方の先端に設けられたボール形状の切削部２２０とを有する。
ここでいうボール形状とは、外科用切削バー２００を、回転軸線Ｌを中心に回転させた場合に、切削部２２０を形成する曲面の形状が、回転軸線Ｌを中心とする球又は回転楕円体の表面形状を含むことを意味する。

この外科用切削バー２００は、ステンレス鋼、超硬合金（タングステンカーバイド）等の硬質材料によって形成される。軸部２１０の切削部２２０と反対側の基端には、ハンドピース１０３の回転軸に接続して固定される接続部２１１が設けられる。回転軸に固定された外科用切削バー２００は、ハンドピース１０３の回転駆動によって、切削部２２０と軸部２１０とが回転軸線Ｌを中心に回転する。

この外科手術システム１００では、術者がハンドピース１０３を持ちながらフットスイッチ１０７を操作することで、外科用切削バー２００を回転させる。そして、術者が外科用切削バー２００の切削部２２０を回転させた状態で、骨や腫瘍などの切除対象に押し当て、適宜ハンドピース１０３を動かすことで、切除対象を切削する。尚、外科用切削バー２００の回転方向Ｒは、本実施の形態の場合、ハンドピース１０３を握る使用者から見て右回転である。

＜切削部の構成＞
次に、図２～図４を参照して、外科用切削バー２００の構成について説明を行う。
以下の説明では、外科用切削バー２００において、回転軸線Ｌが延びる方向（軸方向）を基準に、切削部２２０が位置する側を先端側、接続部２１１が位置する側を後端側とする。
つまり、切削部２２０において、回転軸線Ｌを基準に、軸部２１０が位置する側が後端側、軸部２１０とは反対側が先端側となる。また、切削部２２０の先端の表面には、回転軸線Ｌが通る位置がある。この切削部２２０の表面の回転軸線Ｌが通る位置を先端位置Ｍとする。
尚、同一の部材又は同一の部位に対しては、同一の符号を付与することで、その説明を省略、又は簡単にする。

図３は、外科用切削バー２００の切削部２２０を回転軸線Ｌの軸方向から見た図である。つまり図３は、外科用切削バー２２０を先端位置Ｍ側から見た図である。
切削部２２０には、球形状の表面全体を覆うように、ダイヤモンド砥粒２２１が電着により設けられている。ダイヤモンド砥粒２２１は、ダイヤモンドを細かく砕いた粒状ものである。ダイヤモンド砥粒２２１が電着された切削部２２０は、表面にダイヤモンド砥粒２２１により凹凸が形成される。
このように、外科用切削バー２００は、表面にダイヤモンド砥粒２２１が設けられた切削部２２０が、回転しながら切除対象である骨や腫瘍等の組織に接触することで、これらを削り取るものである。

次に、図３～図４を参照して切削部２２０を説明する。
図４（ａ）～図４（ｅ）は、切削部２２０の形状をわかり易く表現する為、ダイヤモンド砥粒２２１を省略して表現した図である。図４（a）は切削部２２０を軸方向から見た図である。図４（ｂ）は切削部２２０を径方向から見た図である。図４（ｃ）は図４（ｂ）の視点から先端位置Ｍを中心に９０度回転した位置から見た図である。図４（ｄ）は図４（ｃ）の視点から先端位置Ｍを中心に９０度回転した位置から見た図である。図４（ｅ）は図４（ｄ）の視点から先端位置Ｍを中心に９０度回転した位置から見た図である。

切削部２２０には、第１の縦溝２２２が形成されている。第１の縦溝２２２は、切削部２２０において、先端側から後端側に向けて延びる切削部２２０の表面から窪んだ部分である。言い換えると、第１の縦溝２２２は、切削部２２０において、先端位置Ｍ側から軸部２１０が位置する側に延びる溝である。
また、切削部２２０には、第２の縦溝２２３が形成されている。第２の縦溝２２３は、切削部２２０において、先端側から後端側に向けて延びる切削部２２０の表面から窪んだ部分である。言い換えると、第２の縦溝２２３は、切削部２２０において、先端位置Ｍ側から軸部２１０が位置する側に延びる溝である。

ここで、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３は、概ね同じ形状であり、切削部２２０において、回転方向に均等な間隔となるように配置されている。言い換えると、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３は、切削部２２０において、先端位置Ｍを基準に互いに点対称となる形状の溝である。
さらに、切削部２２０において軸方向に延びる第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３は、先端位置Ｍ側が軸部２１０側より回転方向側の位置となるように、外科用切削バー２００の回転方向に傾くように切削部２２０に形成されている。

次に、切削部２２０には、第１の縦溝２２２から延びる第１の横溝２２４が形成されている。第１の横溝２２４は、第１の縦溝２２２を基点に、外科用切削バー２００の回転方向とは逆の方向に向けて延びている。また、第１の横溝２２４の内部空間と第１の縦溝２２２の内部空間は繋がっている。尚、本実施の形態においては、第１の縦溝２２２から延びる第１の横溝２２４は、縦方向に間隔を空けて２つ形成されている。

また、切削部２２０には、第２の縦溝２２３から延びる第２の横溝２２５が形成されている。第２の横溝２２５は、第２の縦溝２２３を基点に、外科用切削バー２００の回転方向とは逆の方向に向けて延びている。また、第２の横溝２２５の内部空間と第２の縦溝２２３の内部空間は繋がっている。尚、本実施の形態においては、第２の縦溝２２３から延びる第２の横溝２２５は、縦方向に間隔を空けて２つ形成されている。

ここで、第１の横溝２２４と第２の横溝２２５は、回転方向に重ならないように配置されている。つまり、第１の横溝２２４と第２の横溝２２５は、それぞれ縦方向にずらして配置することで、回転方向に重ならないように配置されている。
また、第１の横溝２２４は、第１の縦溝２２２より深さが浅く形成されている。言い換えると、第１の横溝２２４の内部空間は、第１の縦溝２２２の内部空間より小さく形成されている。同様に、第２の横溝２２５は、第２の縦溝２２３より深さが浅く形成されている。言い換えると、第２の横溝２２５の内部空間は、第２の縦溝２２４の内部空間より小さく形成されている。
尚、切削部２２０の表面には、ダイヤモンド砥粒が電着により設けられているが、上記の各溝２２２，２２３，２２４，２２５にも、溝内部の空間が完全に埋まらない程度に、ダイヤモンド砥粒が設けられている。

以上のように構成された外科用切削バー２００は、外科手術において、次のように使用されることで、切除対象である骨や腫瘍等の組織を切除する。
まず術者は、フットスイッチ１０７を操作することにより、エアモータ又は電気モータを駆動させて、外科用切削バー２００を回転駆動する。そして、回転する外科用切削バー２００の切削部２２０に冷却水を供給しながら、切除対象に切削部２２０を接触させて、切除対象を切除する作業を行う。

つまり、切削部２２０が回転することで、切削部２２０の表面を構成するダイヤモンド砥粒が、切除対象に接触して、切削対象が削り取られる。このとき、ダイヤモンド砥粒が高速で切除対象に接することで、摩擦熱が生じ切削部２２０の温度が上昇する。
回転する切削部２２０に、冷却水を供給しながら作業を行う理由は、切削対象との摩擦熱により切削部２２０が高温にならないように冷却する為である。

そして、切除作業中の切削部２２０には、供給された冷却水が次のように作用する。
使用時の切削部２２０における冷却水の流れＷを示した図５を参照する。切削部２２０は、供給された冷却水の中で回転する。これにより、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３の内部に冷却水が入り込み、切削部２２０の軸方向に渡り冷却が促進される。
特に、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３は、切削部２２０から凹んだ領域となっているので、溝の内部に冷却水を保持しやすく、冷却水と切削部２２０とが接触する面積を広くすることができるので、冷却水による冷却効果を高めることができる。

また、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３は、先端位置Ｍ側が軸部２１０側より回転方向側の位置となるように、外科用切削バー２００の回転方向に傾くように切削部２２０に形成されている。つまり、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３が螺旋を形成して、先端位置Ｍ側が軸部２１０側に伸びるように、切削部２２０に設けられている。

これにより、切削部２２０が回転することにより、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３の内部に入り込んだ冷却水の流れＷには、回転に伴う力が作用する。これにより、溝２２２，２２３の内部に沿って、先端位置Ｍ側から軸部２１０側に向かう冷却水の流れＷが生まれる。
つまり、切削部２２０において、先端位置Ｍ側から軸部２１０側に向けて、切削部２２０を冷却する軸方向の冷却水の流れＷが形成されて、切削部２２０の冷却効果を向上させることができる。

更に、切削部２２０には、第１の縦溝２２２から延びる第１の横溝２２４が形成されている。第１の横溝２２４は、第１の縦溝２２２を基点に、外科用切削バー２００の回転方向とは逆の方向に向けて延びている。また、第１の横溝２２４の内部空間と第１の縦溝２２２の内部空間は繋がっている。
このように第１の横溝２２４と第１の縦溝２２２がつながり、第１の横溝２２４は回転方向とは逆方向に延びているので、第１の縦溝２２２の内部に位置する冷却水の一部分は、切削部２２０の回転に伴い第１の横溝２２４に至る冷却水の流れＷとなる。

これにより、切削部２２０には、第１の縦溝２２２から第１の横溝２２４へと向かう、回転方向への冷却水の流れＷが形成され、冷却効果が向上する。
尚、第２の縦溝２２３から延びる第２の横溝２２５についても、第１の横溝２２４と第１の縦溝２２２と同様の効果を得ることができる。

ここで、第１の横溝２２４と第２の横溝２２５は、それぞれ対応する縦溝から回転方向に延びるように形成されているが、第１の横溝２２４と第２の横溝２２５はそれぞれ切削部２２０の回転方向に重ならないように、軸方向にずれた位置関係となるように形成されている。
このように、回転方向にそれぞれの横溝２２４，２２５が重ならないように、軸方向にずれて配置されているので、切削部２２０を回転方向に広範囲に冷却することができる。

また、本実施の形態において、第１の縦溝２２２と第２の縦溝２２３、第１の横溝２２４と第２の横溝２２５の位置関係が、それぞれ先端位置Ｍを基準に点対称となるように形成されている。
このように切削部２２０が形成されているので、切削部２２０の重量を、回転軸線Ｌを基準にバランスよくすることができる。これにより、回転時の切削部２２０の回転軸線Ｌからの振れを抑えることができ、切除作業を行いやすい。

Ｌ回転軸線
Ｍ先端位置
Ｗ冷却水の流れ
Ｒ外科用切削バーの回転方向
１００外科手術システム
１０１コントロールユニット
１０３ハンドピース
１０３ａアタッチメント
１０３ｂ把持部
１０５接続ケーブル
１０７フットスイッチ
２００外科用切削バー
２１０軸部
２１１接続部
２２０切削部
２２１ダイヤモンド砥粒
２２２第１の縦溝
２２３第２の縦溝
２２４第１の横溝
２２５第２の横溝

Claims

回転軸線を中心に回転する軸部と、前記軸部の先端に設けられる切削部を備えた外科用切削バーであって、
前記切削部は、球形状であり、表面にダイヤモンド砥粒を備え、先端側から軸方向に延びる縦溝を備えたことを特徴とする外科用バー。
前記切削部には、前記縦溝と繋がる横溝が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の外科用バー。
前記横溝は、前記縦溝から回転方向とは逆方向に延びることを特徴とする請求項２に記載の外科用バー。
前記横溝は複数設けられ、それぞれの前記横溝は軸方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の外科用バー。