JP2606893B2 - 頭蓋ドリル用スリーブアセンブリ - Google Patents

頭蓋ドリル用スリーブアセンブリ

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、頭骨あるいは他の骨構造に施される手術時
に開業医によって使用されるドリルに関し、とくにこの
ようなドリルのための改良されたスリーブアセンブリに
関する。
多くの外科手術において、頭蓋腔および脳に直接接近
することが必要となる。このような操作を行なうため
に、頭骨を貫通して穿孔することがしばしば必要とな
る。骨はきわめて硬いので、それを貫通して穿孔するに
は大きい圧力を加えることが必要とされる。
満足すべき頭骨ドリルは、頭骨の内層に接近したと
き、又は頭骨を貫通したときにドリル非係合するための
自動クラッチ機構を有するもので、これは米国特許第4,
456,010号（1984年６月26日）に記載されている。この
米国特許の記載は本発明に引用される。
米国特許第4,456,010号に記載された発明は、使用中
にドリルの種々の部品を保持するために、ドリルの外面
を囲むスリーブを有する。第６欄、第38頁の記載による
と、この米国特許のスリーブ70はその周面に沿って延び
る隆起した部分74を有し、その周囲の一部でこれはドリ
ル体10の凹所14と軸方向に一致している。隆起した部分
74は、容易に内側に変形されてドリル体10の凹所と係合
し、スリーブ70およびドライバ50をドリル体10上に保持
する。この構成は満足に働くが、この従来のドリルは、
前記特許に示されたスロット14に保持リングを設けてド
リル体10上にスリーブを配置し、ついでこの保持リング
をスリーブの内面に好ましくは超音波溶接によって固定
することによって改良できる。
本発明は、米国特許第4,456,010号に示された頭蓋ド
リルの改良である。このドリルは、主ドリル部材、この
主ドリル部材の基端と一致する先端を有するドライバ、
主ドリル部材およびドライバを連結しこの両者をともに
回転させて骨構造内に進入することを可能にするクラッ
チ機構を有する。クラッチ機構が係合していないとき、
ドライバが回転している間も、主ドリル部材は静止状態
に保たれる。また従来のドリルは、環状ドリル体を有
し、その中に主ドリル部材およびドリルがスライドす
る。この環状ドリル体はその外表面の周面に沿って延び
る凹所を有する。また従来のドリルは、環状ドリル体の
外周面の周りに位置する環状スリーブを有し、これはド
ライバと係合する基端を有する。本発明は、環状ドリル
体の凹所内に位置するリングを保持することに関する。
このリングはスリーブ固着されていてもよく、この場合
スリーブは、環状ドリル体に対して自由に回転できる
が、両者間の長さ方向の運動は阻止されるように環状ド
リル体に取り付けられる。スリーブはドリルアセンブリ
を保持する。リングは２つの半球状リングであってもよ
い。スリーブの内面にリングを取り付ける手段は、好ま
しくは超音波溶接であるが、他の取付方法を使用しても
よい。超音波溶接が使用された場合、スリーブは、好ま
しくはその外周面に三角形の突起であるエネルギ指向表
面を有し、これは、リングの全外周面に延びるか、ある
いは環状ドリル体の凹所の周面の一部に延びる。あるい
はこのリングは、環状ドリル体の凹所の周面の一部また
は全部に延びるＣ形部材であってもよい。このＣ形部材
をスリーブの内側に保持するための超音波溶接が使われ
たならば、Ｃ形リングの全周面に、またはこの周面に間
欠的に延びる同様のエネルギ指向テーパを有することと
なる。もしリングが環状ドリル体の凹所の周面に完全に
延びていれば、このリングが接する接合部は、たとえば
舌状部と溝、角度の付いたスリット、凹凸付きスリット
あるいは他の望ましい形状を使って、密接な接触を容易
にするように特に設計されてもよい。
このスリーブおよびリンクは、好ましくは熱可塑性プ
ラスチックとくにABSで作られるが、超音波溶接、接着
その他の満足すべき手段によって永久的固定が得られる
ものであればどのような材料が使われてもよい。
本発明の他の特徴および効果は、図面を参照した下記
の説明から明らかとなろう。
第１図は参照すると、本発明のドリルアセンブリ２は
環状ドリル体10を有し、これは基端から延びる丸溝12、
環状ドリル体10の壁の直径方向に対向する部分を貫通し
て延びるほぼ三角形のスロット16の基端に近くで環状ド
リル体10の周面に沿って延びる凹所14を有する（第２図
参照）。ほぼ円筒形の主ドリル部材30は、回転および軸
方向での摺動ができるようにクリアランスフィットで環
状ドリル体10の先端内で係合している。主ドリル部材30
が環状ドリル体10内に組み付けられたとき、ピン40がス
ロット16および横穴38を貫通して延び、主ドリル部材30
および環状ドリル体10を互いに保持する。
ほぼ円筒形のドライブ50が環状ドリル体10の他端に係
合している。ドライバ50の先端52は、軸孔54および同軸
のパイロット孔56を有する。横向きスリット68がドライ
バ50の先端52を越えて延びている。パイロット孔56はス
プリング58を収容している。ドライバ50は、ドリルのチ
ャックと係合するために設けられたチャックシステム64
を有する。
ドライバ50が環状ドリル体10の基端内に挿入され、そ
してスロット68がピン40に整合されたとき、スロット68
はピン40を捕えて、ドライバ50および主ドリル部材30の
ための積極駆動機構を構成する。ピン40はまた環状ドリ
ル体10のスロット16と係合して、ドライバ50とともに環
状ドリル体10を駆動する。
環状ドリル体10の周面の周りと係合するスリーブ70
は、スリーブ70の基端の半径方向内側に周面の周りで延
びるフランジ72を有する。
米国特許第4,456,010号に記載された発明に対する本
発明の改良は、スリーブ70が環状ドリル体10に回転可能
に凍結される形態にある。
さらに第１図について、そして第２図について述べる
と、環状ドリル体10の凹所14は２つの保持リング200を
収容し、その各々は、凹所14の周面の約半分にわたって
延びている。保持リング200はスリーブ70の内面に超音
波溶接され、これによって保持リング200の各々はスリ
ーブ70と一体となり、環状ドリル体10の凹所14に対して
スリーブ70が軸方向に移動するのを阻止し、ドライバ50
を環状ドリル体10内に保持する。
第４図および第５図は、内側に延びるフランジ72およ
び外内側に延びるフランジ73を有し、これらはスリーブ
70の周面に延びてドリルアセンブリ２の前進運動のため
のストッパとして働く。
つぎに第６図，第７図および第８図についてこの保持
リング200を詳しく説明する。好ましい実施態様におい
ては、凹所14の全周面をほぼ完全に充たすように凹所14
内に２つの半円弧状のリング200が配置される。各リン
グ200の外周面はエネルギ指向テーパ202を有し、このテ
ーパ202はほぼ三角形の形状を有し、その頂点は、各リ
ング200の長さの方向のほぼ中央に位置している。好ま
しい実施態様においては、エネルギ指向テーパは、各保
持リング200の周面の全体に延び、そして約３゜のテー
パを有する。このエネルギ指向テーパ202は、上記のよ
うな三角形の傘形であっても、あるいは凹面アーチ状で
あってもよい。各リング200の材料は熱可塑性プラスチ
ック、好ましくはABSであってもよいが、スリーブ70の
内面に永久的に取り付けられるものであればどのような
ものであってもよい。スリーブ70は熱硬化性プラスチッ
クであってもよいが、好ましくはABSで作られる。リン
グ200およびスリーブ70の材料は、相互に永久的に固定
され得るものであればどのような材料であってもよい。
第９図第10図および第11図を参照して、スリーブ70の
内面にリング200を固定する好ましい方法を説明する。
これら２つの部品を互いに取り付ける好ましい方法は超
音波溶接であるが、たとえば接着剤による接着のような
他の方法が使われてもよい。エネルギ指向テーパ202と
くに超音波溶接のために使われる。接着が使われるなら
ば、エネルギ指向テーパ202は省略できる。
超音波溶接法による製造において、２つの半球状の保
持リングが凹所14内に置かれ、スリーブ70がドライバ50
およびドリル体10の外側を通って所定の位置に滑らされ
る。切断表面32を保護するために保護スリーブ300が主
ドリル部材30の外側を通って滑らされ、スリーブ70の先
端フランジ73に当接する。次いでドリルが、２つのＬ形
ブラケット304,306を有するジグ302内に配置される。こ
のブラケットは、鳩尾スロットおよび溝308（第９図に
概略的に示す）に沿って相互にスライド可能である。Ｌ
形ブラケット304に取り付けられたクレードル310は、ド
リルのスリーブ70を支持するために設けられたものであ
る。カラー312は、ドリルの基端が超音波溶接工程中に
移動しないようにジグ302の基端を支持している。また
超音波溶接工程中にドリルの基端が移動しないようにす
るためにＬ形ブラケット306でジグにスリーブ300が取り
付けられている。
さらに第９図について説明すると、超音波溶接ホーン
314は、スリーブ70の外周面に近似するように、その先
端にほぼ半円弧状の凹所を有する。ホーン314は好まし
くは、リングの一部だけがスリーブの内側に溶接される
ように、約30゜の円弧をカバーする。この円弧角は特定
のものではなく、これよりも大きい、または小さい円弧
角を使用してもよい。
超音波溶接工程中、ジグ302は、Ｌ形ブラケット304お
よび306を万力（図示せず）内に位置されることによっ
てわずかに圧縮されて超音波溶接工程中にドリルをわず
かに圧縮し、その結果スプリングは溶接中にドリルの内
部部品に負荷を与えることはなく、この部品は溶接中適
切な位置に置かれる。
第10図について説明すると、図示されたドリル体10
は、スリーブ70の内面に接しているエネルギ指向テーパ
202、およびスリーブ70の外面に対向する超音波溶接ホ
ーン314を有する。第10図に見るように、超音波溶接工
程中、エネルギ指向テーパ202とスリーブ70の内面とは
実際に接触している。好ましい態様において、180゜の
間隔で２つのウエルドが形成されるが、それよりも多い
ウエルドが形成されてもよい。第１のウレルドを形成す
るために、ドリルアセンブリはジグ内に置かれ、溶接が
行なわれる。つぎにアセンブリが180゜回転され、第２
回目の溶接が行なわれる。
第11図について説明すると、図示されたドリル体10
は、凹所14内の所定の位置に置かれたリング200を有
し、このリング200はスリーブ70の内面に接着されてい
る。リング200の内周面と、凹所14の外周面との間に半
径方向の空間が形成され、したがってリング200は凹所1
4内で自由に回転できる、ということに注意すべきであ
る。またドリル体10の外周面とスリーブ70の内周面との
間にも空間があり、これによってスリーブ70がドリル体
10の周面の周りで自由に回転できる。リング200は凹所1
4内に収容されているので、スリーブ70に対するドリル
体10の長さ方向の運動は防止される。リング200の軸方
向の長さは、ドリル体10がリング200に溶接されたとき
にドリル体10の周りでのスリーブ70の回転をリング200
が拘束しないように、凹所14の軸方向長さより短く選ば
れる。
第12図から第14図を参照して、本発明の他の実施例を
説明する。第12図は単一の保持リング206を示し、これ
は、保持リング200のエネルギ指向テーパ202と同様に、
リング206全体の周りに延びるエネルギ指向テーパ210を
有する。保持リングは保持リング200と同様の方法で使
われるが、保持リング206が凹所14内に位置していると
きに凹所14の周面全体を覆っていないという点で異な
る。
第13図に示された本発明の他の保持リング214は、保
持リング206と同様のＣ形を有するが、エネルギ指向テ
ーパ部分217および219がリングの外周面の一部だけに延
びている点が異なる。エネルギ指向テープの三角形は、
エネルギ指向テーパ217および219の端部にそれぞれ見ら
れる。リング214が用いられる場合、スリーブ70の内面
とリング214との間のウエルドは、スリーブ70の内周面
の一部のみに延びるが、リング214とスリーブ70の内面
との間の接合部に適切な強度を与えるのには十分である
と信じられる。
第14図に示された本発明のさらに他の態様において、
リング200は、外周面の一部だけに延びるエネルギ指向
テーパを有するように変形されている。２つのリング22
2および228は、それぞれエネルギ指向テーパ226および2
32を有する。エネルギ指向テーパの三角形は、それぞれ
エネルギ指向テーパ226および232の端部224および230に
見ることができる。リングの周面の一部に延びる単一の
エネルギ指向テーパを使わずに、保持リング222または
保持リング222の外周面に沿って複数のエネルギ指向テ
ーパを離間して設けてもよい。
つぎに本発明のリングのさらに他の態様を示す第15〜
18図について説明する。これらの例はいずれも単一のリ
ングのための特定の形状を示している。このリングは、
環状ドリル体10の凹所の周面全体に延びている。この特
徴は、リングが一緒になるスリットに関する。第９図か
ら、ドリルアセンブリ全体が超音波溶接の準備のために
ジグ302内に挿入されたとき、リングのスリットが超音
波溶接器の直下にあるかどうかを作業者は見ることがで
きない、ということに気付くであろう。もしスリットが
超音波溶接器の直下にあり、そしてリングの軸と平行な
角度でリングを横切って延びるジョイントで自身に接し
ていれば、わずかなスペースが存在し、スリットで密接
な接触は生じない。
第15図に示された別のリング240は、リング240の軸に
平行でない方向に切られた角度付きスリット242を有す
る。すなわち、もし開放状態にあるリングの内径が、環
状ドリル体の凹所14の外径よりも小さければ、角度付き
スリット242にギャップが生じることはなく、リングは
それ自身をスリット242で密接に接触させることがで
き、たとえスリット242が超音波溶接ホーンの直下にあ
ったとしても、確実な超音波溶接が行なわれる。
第16図に示すリング244は、たとえ凹所14よりもわず
かに小さくても緊密な接触を可能にするように、架け違
い（jogged）スリットを有する。
第17図に示されたさらに他のリング248は、軸方向の
角度付きスリット250を有し、スロット214よりも小さく
てもリングが緊密に接触することを可能にする。
第18図は、舌−溝形のスリットを有するさらに他のリ
ングを示す。
第6,7および８図に示した半円弧状のリング200に、上
記の形式のスリットあるいはこれらのスリットの組み合
わせを適用して、凹所14よりも小さい場合にも２つのリ
ング間の緊密な接触を可能にしてもよい。
第19〜22図を参照すると、本発明のさらに他の保持リ
ングおよびドリルアセンブリが示されている。第19図
は、一つの変形例のスリーブ370の分解斜視図で、この
スリーブは、その半径方向に対向する部分に設けられ、
スリーブ370の壁を完全に貫通して延びる２つのスロッ
ト372を有する。２つよりも多いスロット372が使われて
もよい。凹所14を有する環状ドリル体10は、第１〜３図
の例で用いられた環状ドリル体10と同じである。凹所14
内に挿入されるキーとして働くように、各スロット372
内にリング400が取り付けられている。リング400は円弧
状のもので、約30゜の円弧上を延び、スロットの内側寸
法よりもわずかに小さく、したがってリング400はスロ
ット内に容易に、しかし緊密に取り付けられる。このリ
ング400の半径方向の厚さは、凹所14の深さとスリーブ3
70の厚さとの和よりもわずかに大きい。リング400は、
前述の例と同様、超音波溶接によって、または接着によ
ってスロット372内に固定されてもよい。
あるいは、第20図および第22図にとくに示すように、
リング400を所定の位置に保持するために、スロット372
およびリング400上をスリーブ370の周面全体にわたって
延びる保持カラー410が使われてもよい。各リング400の
弧状周面の周りを延びるエネルギ指向スロットは、保持
カラー410の内面から半径方向内側に延びる、対応する
突起を収容する。好ましくは、保持カラー410およびリ
ング400は、熱可塑性樹脂、とくにABS樹脂によって作ら
れ、したがって第１〜３図の例と同じ方法で、第９〜11
図について述べたのと同じ工程によって超音波溶接する
ことができる。スロット412および突起414の代わりに、
リング400の外周面上に、第６〜８図に示した傘形のエ
ネルギ指向部を設けてもよい。あるいは、保持カラー41
0が金属で作られ、この金属の保持カラー410の内面とリ
ング400との間で機械的な連結がなされてもよい。
もし組み立てられた完成ドリルが熱またはスチームに
よって減菌されることが意図されているならば、保持カ
ラー410またはリング400のいずれか一方は熱可塑性樹脂
で作られていなければならない。なぜならば、熱可塑性
樹脂は溶融してドリルを破壊し、その再使用ができない
からである。前述のように、このドリルを組み立てる特
別の手順は、ドリルが滅菌後に再使用されるのを好まし
くは阻止することである。このドリルを熱またはスチー
ムによって滅菌しようとすると、ドリルを保持している
熱可塑性樹脂が溶融してドリルを破壊し、したがって分
解、クリーニングおよび滅菌の費用と、間違った再組立
の危険が回避される。
本発明の好ましい態様について説明してきたが、本発
明の範囲内で多くの変形が可能であることは明らかであ
ろう。
本発明の具体的な実施態様はつぎのように要約され
る。
（１）前記保持リング手段がほぼ半円弧状の２つの保持
リングを有する請求項１記載の装置。
（２）前記保持リング手段の外周面が前記スリーブの内
面に対面し、かつ前記保持リング手段の曲面の中心から
外側に延びるエネルギ指向手段を有し、 前記保持リング手段が超音波溶接によって前記スリー
ブに固定されている請求項１記載の装置。
（３）前記エネルギ指向手段がほぼ三角形のテーパを有
する前記（２）記載の装置。
（４）前記エネルギ指向手段が前記保持リング手段の全
周面に延びている前記（２）記載の装置。
（５）前記エネルギ指向手段が前記保持リング手段の周
面の一部のみに延びている前記（２）記載の装置。
（６）前記保持リング手段が単一の一体Ｃ形部材である
前記（２）記載の装置。
（７）前記Ｃ形保持リング手段が、その外周面上にエネ
ルギ指向手段を有している前記（６）記載の装置。
（８）前記エネルギ指向手段が前記Ｃ形保持リング手段
の全周面の周りに延びている前記（７）記載の装置。
（９）前記エネルギ指向手段が、前記Ｃ形保持リング手
段の外周面に周りの一部のみに延びている前記（６）記
載の装置。
（10）前記保持リング手段から前記スリーブの内面に向
けて延びるエネルギ指向手段をさらに有する請求項１記
載の装置。
（11）前記環状スリーブが、前記スリーブの周面の少な
くとも一部の周りに延び、かつ前記スリーブの壁を完全
に貫通して延びる少なくとも２つの弧状スロットを有
し、 さらに前記保持リング手段が前記環状スリーブの各ス
ロット内に置かれ、前記環状ドリル体の凹所内に延びる
独立の弧状部材を有する請求項１記載の装置。
（12）前記部材および前記スリーブが互いに接着されて
いる前記（11）記載の装置。
（13）前記接着が超音波溶接を含む前記（12）記載の装
置。
（14）前記スリーブの周面の周りに配置され、前記部材
を前記スロット内に保持するように前記部材に接触して
前記スロット上に整合されている保持カラーをさらに有
する前記（11）記載の装置。
（15）前記保持カラーおよび前記部材が互いに超音波溶
接されている前記（14）記載の装置。
（16）前記保持カラー、前記部材および前記スリーブが
互いに超音波溶接されている前記（14）記載の装置。
（17）前記保持カラーおよび前記部材が互いに機械的に
連結されている前記（14）記載の装置。
（18）前記部材の外周面が前記保持カラーの表面に対向
するエネルギ指向手段をさらに有する前記（14）記載の
装置。
（19）前記一体環状リングが、これを前記環状ドリル体
の周りで前記凹所内に組み込むことができるように前記
環状ドリル体を貫通するスリットを有し、 前記スリットは、前記リングが凹所内に組み込まれた
ときに、前記リングの内径が前記凹所の外径よりもわず
かに小さくても、前記スリットの対向側が緊密に接触す
るように配置されている請求項１記載の装置。
（20）前記スリットが、前記環状リンクの内周面にほぼ
直角で、前記リンクの軸に対してある角度をなす角度付
きスリットを有する前記（19）記載の装置。
（21）前記スリットが角度付きスリットであり、この角
度付きスリットは、前記スリットが前記リングの内周面
を貫通する位置において、前記環状リングの軸にほぼ平
行で、かつ前記リングの内周面に正接する角度で延びて
いる前記（19）記載の装置。
（22）前記スリットが架け違いスリットである前記（1
9）記載の装置。
（23）前記スリットが舌−溝形ジョイントである前記
（19）記載の装置。
【図面の簡単な説明】
第１図は組み立てられたドリルの一部切欠斜視図、第２
図は本発明のドリルの分解斜視図、第３図は本発明のド
リルの一部切欠立面図、第４図は本発明のスリーブの上
面図、第５図は第４図のスリーブの断面図、第６図は本
発明のリングの一例を示す上面図、第７図は本発明のリ
ングの側面図、第８図は本発明のリングの正面図、第９
図はスリーブおよびリングの超音波溶接のためにジグに
保持された本発明のドリルの一部切欠側面図、第10図は
スリーブおよびリングが超音波溶接される前の状態を示
す断面図、第11図はスリーブおよびリングが超音波溶接
されたあとの状態を示す断面図、第12図は本発明の他の
例によるリングの斜視図、第13図は本発明のさらに他の
例によるリングの斜視図、第14図は本発明のさらに別の
例によるリングの斜視図、第15〜18図は本発明のさらに
異なった例によるリングの斜視図、第19図は本発明の他
のドリルを示す分解斜視図、第20図は第19図のドリルの
一部切欠側面図、第21図はその横断面図、第22図はその
一部拡大断面図である。 ２……ドリルアセンブリ、10……環状ドリル体、50……
ドライバ、16……スロット、70……スリーブ、200……
保持リング、202,210,217,226……エネルギ指向テー
パ、302……ジグ、314……ホーン、206,214,222,240,24
4,248,252……リング、242,246,250,254……スリット。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】先端および基端を有するほぼ円筒形の主ド
    リル部材と、 前記主ドリル部材に対向する関係で配置された先端、お
    よび基端を有するほぼ円筒形のドライバと、 前記主ドリル部材および前記ドライバ間に設けられ、係
    合時には前記主ドリルおよび前記ドライバを単一ユニッ
    トとして回転させて骨構造を穿孔し、非係合時には前記
    ドライバは回転するが前記主ドリルは静止しているよう
    に動作するクラッチ手段と、 前記主ドリル部材および前記ドライバを摺動および回転
    可能に収容し、かつ外表面に凹所を有する環状ドリル体
    と、 前記環状ドリル体の周囲に設けられ、前記ドライバと係
    合する環状スリーブと、 を備えた、骨構造を穿孔するための装置において、 前記環状ドリル体の凹所内に設けられ、前記ドライバお
    よび前記環状ドリル体を軸方向に加えられた力に対して
    互いに保持するための前記環状スリーブに固定された独
    立の弧状保持リング手段を備え、 前記保持リング手段は、前記環状ドリル体に対して前記
    環状スリーブの回転運動を阻止しないように前記環状ド
    リル体内で自由回転可能である、ことを特徴とする装
    置。
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