JP4303942B2 - シャンクと、ロッドに接続するようこれに接続される保持要素とを備えた要素 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、脊柱外科または災害外科において用いられるべき、シャンクと、ロッドに接続するようこれに接続される保持要素とを備えた要素に関する。
【０００２】
請求項１のプリアンブルに記載のシャンクと、ロッドに接続するようこれに接続される保持要素とを備えた骨ねじは、ＥＰ ０ ６１４ ６４９から公知である。記載されるこのいわゆる多軸骨ねじにおいては、保持要素または受け部品の開放脚の雌ねじ山および、中ねじの雄ねじ山が実質的に丸められたねじ山を有する。
【０００３】
ＵＳ ５，００５，５６２およびＵＳ ６，０７４，３９１のそれぞれから、請求項１のプリアンブルに記載の要素が公知である。保持要素または受け部品の開放脚の雌ねじ山と中ねじの雄ねじ山とは鋸歯ピッチで構築され、ねじ込みの間に半径方向に作用する力によって脚が広がることを防ぐ。
【０００４】
請求項１のプリアンブルに記載の要素はまた、ＷＯ ００／２７ ２９７からも公知である。この要素においては、Ｕ字型の窪みによって形成される脚の開放端に反する雌ねじ山のフランクと受け部品の中央軸に直交する平面とは、負の角をなす。これもまた、脚の広がりを防ぐことを意図する。
【０００５】
上述の装置において、いずれも外部から保持要素を囲む装置が、脚の広がりを防ぐために必要であるか、またはまたは用いられるべきねじ山は製作が困難なものである。
【０００６】
これは、ＷＯ ００／２７ ２９７から公知である、負のフランク角を備えたねじ山に特に当てはまる。
【０００７】
この発明の目的は、製作が容易であり、構造がコンパクトであり、かつ扱いが容易である、シャンクと、ロッドに接続するようこれに接続される保持要素とを備えた要素を提供することである。
【０００８】
この目的は、請求項１にしたがった要素によって達成される。この発明のさらなる展開例は、従属項に記載される。
【０００９】
この発明にしたがった要素は、平ねじ山として構築される脚の雌ねじ山またはロック要素の雄ねじ山の製作が非常に容易である利点を有する。これにより製作コストは削減され、精度は向上し得る。このねじ山には半径方向に外側に働く力がないので、保持要素の開放脚の広がりは防止され、よって広がりを防止するために外部から付与されるべき付加的な要素は必要ではない。これにより、よりコンパクトな構造が可能になる。
【００１０】
この発明のさらなる特徴および利点は、図面を用いた実施例の説明から明らかとなる。
【００１１】
この発明にしたがった要素は、図面のうち図１に示される実施例において、単軸骨ねじとして構築される。これは、骨ねじ部分を備えたシャンク１と、これに剛性を持って接続されて骨ねじをさらなる骨ねじに接続するためのロッド１００を受ける受け部品２とを有する。この目的で、受け部品はＵ字型断面を有する窪み３を設けられるが、これは中にロッド１００が配置されて窪みの底部に嵌まるのに十分なだけの大きさにダイメンションが決められる。Ｕ字型窪み３によって、２つの開放脚４、５は各々受け部品２の上端部を形成する一開放端６を備えて形成される。開放端６に隣接して、脚４、５は雌ねじ山７を有するが、これは対応の中ねじ９の雄ねじ山８と協働して、脚４、５の間にねじ込まれてロッド１００を固定する。
【００１２】
特に図１から図３（ｂ）に見られるように、雌ねじ山７および、これに対応する雄ねじ山８は、平ねじ山として構築される。これは、雌ねじ山のねじ山フランク７ａ、７ｂが、各々受け部品の中央軸Ｍと９０°の角度をなすことを特徴とする。対応して、中ねじ９の雄ねじ山のねじ山フランク８ａ、８ｂはねじ軸Ｓと９０°の角度をなす。ねじ山の断面は、実質的に矩形である。端部は、さらに丸めて構築することも可能である。ねじ山フランクはアンダーカットなしで構築することが可能である。
【００１３】
特に図２（ｂ）および図３（ｂ）の拡大図からわかるように、この実施例においては脚の雌ねじ山８および中ねじ９の雄ねじ山８が互いに対して以下のようにダイメンションが決められている：ねじ軸Ｓから中ねじ９のねじ山の谷底８ｃまでの半径ｒ₁は受け部品２のの中央軸Ｍからその頂７ｄまでの半径ｒ₂よりも小さい。ねじ軸Ｓから中ねじ９の頂８ｄまでの半径ｒ₃は、受け部品２の中央軸Ｍからその雌ねじのねじ山の谷底７ｃまでの半径ｒ₄よりも小さい。
【００１４】
さらに、図２（ｂ）に示すように、ねじ山のダイメンションは、無負荷で中ねじと受け部品の開放脚４，５とを係合させる場合に、ねじ山の外径の１％〜５％、好ましくは約１％、半径ｒ₁とｒ₂とが異なる、すなわち半径の遊びがあるものである。軸方向には、約５ｍｍの窪みに対して、約１０％の軸の遊びがある。
【００１５】
動作においては、ロッドが受け部品２内に配置された後で、最初に中ねじ９が、ロッドがまだ調節可能なように、緩くねじ込まれる。ロッド１００を固定するために、中ねじ９が締められる。それにより、図３（ａ）および図３（ｂ）に矢印Ｆで示すように、反抗力（counterforce）が生じる。その結果、開放端６に面する雄ねじ山のフランク８ａと、開放端に反して面する雌ねじ山のフランク７ｂとが、重なり合う。ねじ山フランクに作用する力は、図３（ａ）および図３（ｂ）に短い矢印ｆで示すように、軸方向にのみ作用する。したがって、脚４、５が広がることはない。
【００１６】
図４に示される第２の実施例においては、この発明にしたがった要素は多軸骨ねじとして構築される。多軸骨ねじは、骨ねじ山を備えたねじ山シャンク１を備えたねじ要素を有し、これは球セグメント状に形成されたヘッド２０を介して受け部品２１に接続される。受け部品２１は、その一方端に第１のボア２２を有するが、これは軸に対称的に位置合わせされ、その直径はシャンク１のねじ山部分の直径より大きく、ヘッド２０の直径よりも小さい。受け部品２１はさらに同軸状の第２のボア２３を有するが、これは第１のボア２２と反対側の端部で開放し、その直径は、ねじ要素が開放端を通して挿入されて、そのねじ部分が第１のボア２２を通り、そのヘッド２０が第２のボア２３の底部に到達するのに十分に大きい。第１のボアと第２のボアとの間には、小さな同軸状部分２４が設けられ、これは第１のボア２２に隣接し開放端に向かって球状に構築され、半径は球セグメント状に形成されたヘッド２０の部分と実質的に同一である。受け部品２１は、第１の実施例の受け部品２と同様に、部品の中央に対して対称的に構成されるＵ字型窪み２５を有し、その底部は第１のボア２２に向けられ、それにより２つの開放脚２６、２７が形成され、その開放端２８は受け部品２１の上端部を形成する。開放端２８に隣接する領域２８においては、脚２６、２７は雌ねじ山２９を有する。雌ねじ山はこの発明にしたがって、第１の実施例に記載されるように、平ねじ山として構築される。
【００１７】
さらに設けられるのは圧力要素３０であるが、これはヘッド２０に面するその側部に球状凹部３１を有するが、その半径は、球セグメント状に形成されるヘッド２０の部分の半径と実質的に同一である。圧力要素の外径は、圧力要素が受け部品２１内で滑動動作を行なえるよう、すなわちヘッド２０に向かって変位可能であるように選択される。圧力要素はさらに、ねじ締め具と係合するためのねじヘッド２０の窪み３３にアクセスするための同軸状ボア３２を有する。
【００１８】
ロッド１００とヘッドとをその角位置に固定するために、第１の実施例と同様に中ねじ３４が設けられ、その雄ねじ山３５は脚の雌ねじ山２９と協働する。再び、雄ねじ山は、第１の実施例と同様に平ねじ山として構築される。
【００１９】
動作においては、ねじ要素は受け部品２１内に配置された後で、骨にねじ込まれる。圧力要素３０およびロッド１００が次いで挿入される。この段階において、ねじヘッド２０はまだ旋回可能である。中ねじ３４をねじ込むことにより、ねじ要素および受け部品２１は互いに対して固定され、よってロッド１００も固定される。脚の協働するねじ山および中ねじの平ねじ山としての構造により、脚の広がりは生じず、かつ付加的な固定は必要なく、よって多軸ねじをコンパクトに構成し、かつ妥当な代価で製作することが可能である。
【００２０】
図５および図６に示される第３の実施例もまた、多軸骨ねじを示す。第２の実施例に対応する部品には、同じ参照番号を付与する。第３の実施例は、受け部品、圧力要素、および中ねじの構造が、第２の実施例とは異なる。
【００２１】
受け部品２１’は、その開放端２８に隣接して、第２のボアよりも大きな直径を有し、かつ第１のボアに向かって円錐状にテーパが付けられる部分２３’を有する。Ｕ字型の窪みおよび脚２６、２７に関する受け部品の構造は、第２の実施例と同様である。開放端２８に隣接して、雌ねじ山２９は部分２３’における予め定められた部分に形成される。雌ねじ山は、第１および第２の実施例と同様に、平ねじ山として構築される。
【００２２】
この実施例の圧力要素４０は、実質的に円柱状の第１の部分４１を有し、その外径は、圧力要素が受け部品２１’の第２のボア２３内で滑動可能であるように選択される。この第１の部分４１においては、球セグメント状に形成されかつ端部に向かって広がる窪み４２が設けられ、球半径は、受け部品内に挿入された場合に部分的にねじ要素のヘッド２０を囲むように選択される。反対側の端部には、圧力要素４０が第２の部分４３に形成され、その外径は第１の部分４１と比較して大きく、これは受け部品２１’のボア２３の内径よりも大きいが脚２６、２７の間の内径よりも小さい。受け部品の構造に対応して、第２の部分４３は、第１の部分４１に円錐状に近接する。圧力要素４０はさらに、これを貫通して延在する中央ボア４４を含む。中央ボア４４の直径は、ヘッド２０に設けられる窪み３３と係合するために、ねじ具が中を案内されるのにちょうど十分なだけダイメンションが決められる。
【００２３】
第２の実施例の圧力要素から実質的に異なるのは、第３の実施例の圧力要素は脚の開放端２８の方向に長くされていることである。この目的で、これは球セグメント状に形成された窪み４２とは反対側の端部でＵ字型の窪み４５を有し、圧力要素のＵ字型窪みのダイメンションは、ロッド１００がこれにより形成されるチャネル内に配置され得るものである。Ｕ字型窪み４５の深さは、受け部品２１’の円柱状軸の方向から見て、受けられるべきロッド１００の直径よりも大きく、それにより圧力要素４０は横脚４６とともにロッド１００の上方に突出す。
【００２４】
圧力要素４０は、さらにその外部ケーシング上に２つの皿（countersunk）ボア４７を有し、それらは対向してかつＵ字型窪みの中央から９０°傾いて配置され、半径方向に延在し、受け部品２１’の外部ケーシングにおける対応のクリンプ（crimped）ボア２８と協働する。
【００２５】
第１および第２の実施例の中ねじ９のかわりに、第３の実施例においては、受け部品の脚２６、２７の間に挿入され得るナット５０に雄ねじ山５１が設けられ、これは脚の雌ねじ山２９と協働する。ナットの雄ねじ山５１は、上述の実施例の雌ねじ山と同様に、平ねじ山として構築される。ナット５０の雌ねじ山５２は、メートルねじ山である。図６からわかるように、ナットはその端部の１つにねじ具と係合するためのスリット５３を有する。
【００２６】
さらに設けられるのは、ナット５０に締めるための中ねじまたはクランプまたは止めねじ６０であり、これはナット５０の雌ねじ山５２と協働するメートル雄ねじ山６１を有する。中ねじ６０は、ねじ具と係合するための窪み６２を有する。
【００２７】
動作においては、第２の実施例と同様に、最初にねじ要素が受け部品内に入れられる。次いで、第２の実施例とは異なって、圧力要素４０が挿入されて、最初に皿およびクリンプボア４７、４８の上で緩く保持される。次いで、骨ねじが骨にねじ込まれ、ロッド１００が入れられる。その後ナット５０がねじ込まれ、中ねじ６０は最初は緩く、ナットが脚４６の上端部に触れるまで、したがって圧力要素４０がねじヘッド２０を押圧するまでねじ込まれ、それによりこれは受け部品内のその位置にロックされる。脚の雌ねじ山２９およびナット５０の雄ねじ山の平ねじ山としての構造により、ナットはどのような半径方向力成分も受けず、軸方向に向けられる力のみを受けるので、脚は広がらない。ねじヘッドはこうして固定してロックされる。圧力要素の脚４６が配置されたロッド１００から上方に突出すので、ロッドはまだ変位可能であるが、ナット５０によって落下または傾斜が防止される。最後に、中ねじ６０が、ロッド１００を押圧して固定するまで、締められる。ロッドの固定はこうして、ヘッドの固定とは独立して行なわれる。
【００２８】
図５および図６に示される第３の実施例においては、ナット５０および中ねじ６０は完全に受け部品２１’にねじ込まれる。図７および図８に示す変形例においては、ナット５０’はスリット５３を有する端部に環状突出部５４を有し、その外径は受け部品２１’の外径に対応する。環状突出部５４の開放端はさらにキャップ状に構築され、かつ傾斜（inclined）面５５を有し、これは受け部品２１’にねじ込まれた状態で、受け部品２１’の開放端２８の対応する斜角（bevelled）面５６と協働する。軸方向におけるナット５０’の長さは、完全に受け部品２１’内にねじ込まれた状態でナット５０’が予め定められた力で圧力要素を押圧するよう選択され、環状突出部５４はこの力を制限するストップとして作用する。
【００２９】
動作が第３の実施例とは唯一異なる点は、ナット５０’は環状突出部５４に抗して静止するまでしかねじ込むことができず、よって圧力要素に作用する力が予め定められた値に設定されることである。
【００３０】
受け部品２１’の脚２６、２７が、締め時のねじり力によって生じる、軸方向の絞りによって歪められることを避けるために、斜角面５５を備えたキャップ状突出部５４は受け部品の外側面上の対応の傾斜角５６を掴む。最後の締めの後には、この種のねじり負荷はなく、脚２６、２７はナット５０’を緩めるおそれのある外側に働く力を受けない。
【００３１】
突出部５４のキャップ状構造に代えて、ねじ締め具に設けられるリングが用いられてもよい。
【００３２】
上述の実施例の変形例においては、ねじ山シャンク１に変えてフックが設けられる。多軸実施例のさらなる変形例においては、ねじ山シャンク１またはフックに代えて、バーまたはロッド形状要素が設けられ、これは両側に球セグメント状に形成されるヘッドを有し、上述の種類の受け部品に接続される、この態様で、この種の要素は２つのロッド１００の間で接続要素として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明にしたがった第１の実施例の断面図である。
【図２】 （ａ）は、中ねじがまだ締められていない、図１の実施例の部分図であり、（ｂ）は、（ａ）の詳細を示す拡大図である。
【図３】 （ａ）は、中ねじが締められた、図１の実施例の部分図であり、（ｂ）は、（ａ）の詳細を示す拡大図である。
【図４】 第２の実施例の断面図である。
【図５】 第３の実施例の断面図である。
【図６】 図５からのナットの斜視図である。
【図７】 第３の実施例の変形例の断面における部分図である。
【図８】 図７からの実施例のナットの斜視図である。
【符号の説明】
１ シャンク、２，２１，２１’ 保持要素、９，３４，５０，５０’ロック要素。

Claims (14)

1. シャンク（１）と、ロッド（１００）に接続するようこれに接続される保持要素（２；２１；２１’）とを備えた要素であって、
   前記保持要素（２；２１；２１’）は、
   一方端（６；２８）で開放する２つの脚により構成される開放脚（４，５；２６，２７）でロッドを受けるためのＵ字型断面を有する窪みと、
   前記開放脚に設けられた雌ねじ山（７；２９）と、
   前記開放脚の前記雌ねじ山と協働する雄ねじ山（８；３５；５１）を備えたロック要素（９；３４；５０；５０’）とを含み、
   前記雌ねじ山（７；２９）の２つのフランク（７ａ，７ｂ）はそれぞれが、保持要素の中心軸（Ｍ）と９０°の角度をなし、前記ロック要素が締め付けられるときに、軸方向力のみが前記保持要素に作用し、前記開放脚が広がらないようにすることを特徴とする、シャンクとロッドに接続するようこれに接続される保持要素とを備えた要素。
2. ねじ山の断面は実質的に矩形に構築されることを特徴とする、請求項１に記載の要素。
3. 雌ねじ山（７；２９）と協働するロック要素（９；３４；５０；５０’）は、合致する雄ねじ山（８；３５；５１）を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の要素。
4. ロック要素（９；３４；５０；５０’）と保持要素（２；２１；２１’）の開放脚（４，５；２６，２７）との無負荷係合時においては、開放端に反する保持要素のフランク（７ｂ）と、開放端に面するロック要素のフランク（８ａ）との間に、ギャップが設けられることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の要素。
5. 開放脚の雌ねじ山の谷底（７ｃ）は、それぞれ丸められて形成されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の要素。
6. 保持要素（２）は、シャンク（１）に対して単軸的に形成されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の要素。
7. ロック要素（５０；５０’）は、雌ねじ山（５２）を備えたナットとして構築され、中ねじ（６０）はロック要素にねじ込まれるよう提供されることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の要素。
8. ロック要素（５０；５０’）の雌ねじ山（５２）および中ねじ（６０）の雄ねじ山（６１）は、メートルねじ山として形成されることを特徴とする、請求項７に記載の要素。
9. 要素はヘッド（２０）を有し、これはシャンク（１）に接続されて保持要素（２１；２１’）と多軸的に接続され、ヘッド（２０）に作用する圧力要素（３０；４０）は、保持要素に対するヘッドの角位置を固定するよう提供されることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれかに記載の要素。
10. 圧力要素（４０）は、そのヘッド（２０）に反する側に、ロッド（１００）を受けるための開放端（２８）に開放する窪み（４５）を有し、その深さは軸方向から見た場合にロッド（１００）の直径よりも大きいことを特徴とする、請求項９に記載の要素。
11. ロック要素（５０；５０’）は、その一方端に径方向に突出部（５４）を有し、突出部（５４）はロック要素が開放脚（２６，２７）の間にねじ込まれた場合にストップとして作用することを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の要素。
12. 突出部（５４）は、その開放端に部分（５５）を有し、部分（５５）は保持要素（２１’）の外側の対応の部分（５６）と協働してキャップのように重なることを特徴とする、請求項１１に記載の要素。
13. シャンクの開放端に隣接する部分は、骨にねじ込むための骨ねじ山を備えて、またはフックとして形成されることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の要素。
14. 雌ねじ山の２つのフランク（７ａ，７ｂ）は、アンダーカットまたはステップなしに構築されることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の要素。

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