JP4311930B2 - シャンクに接続された保持要素で棒状の要素を固定するためのロック装置 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、脊柱外科または傷害外科において、シャンクに接続された保持要素で棒状の要素を固定するために用いられる、ロック装置に関する。この発明はさらに、この種のロック装置で棒に接続するための、シャンクとこれに接続された保持要素とを備えた要素に関する。
【０００２】
国際公開第９５／０１１３２号および米国特許第６，２２４，５９８Ｂ１号により、棒を受けるためのＵ状の凹部を有する受部を備えた脊柱インプラントがそれぞれ公知であり、ここでＵ状の凹部で形成された開いた脚は雌ねじを有する。棒を固定するためには、雄ねじと雌ねじを有する中心の穿孔とを備えた、脚の間にねじ止めされ得るロック要素、および、ロック要素内にねじ止めされ得る内部のねじが設けられる。国際公開第９５／０１１３２号では、外側から脚を取囲む安全スリーブが脚の広がりを避けるのに用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
国際公開第９５／０１１３２号
【０００４】
【特許文献２】
米国特許第６，２２４，５９８Ｂ１号
【０００５】
【特許文献３】
国際公開第９５／０１１３２号
【０００６】
この発明の目的は、冒頭に記載の種類のロック装置であって、ロック要素が緩んだりまたは外れたりすることに対する安全性を確実に向上させ、同時に組立が簡単で製造が容易なロック装置を提供することである。
【０００７】
この目的は、請求項１で特徴付けられるロック装置と、請求項５で特徴付けられる要素とにより達成される。この発明のさらなる展開が従属項で示される。
【０００８】
この発明は単軸と複軸との両方の骨用ねじに好適であるが、これは、ロック機構が緩んだりまたは外れたりすることを確実に防ぐように、棒の固定、すなわち棒と骨用ねじの頭部とが、最終的な状態において協働できるからである。
【０００９】
この発明のさらなる特徴および利点は、実施例の説明および図面から明らかとなる。
【００１０】
図面の図１で例示する実施例におけるこの発明に従う要素は、単軸の骨用ねじとして構成される。この要素は、骨用ねじ部分を有するシャンク１と、これに堅く接続されて棒１００を受けるための受部２とを有し、棒１００は骨用ねじをさらなる骨用ねじに接続する。この目的のために、受部にはＵ状の断面を有する凹部３が設けられ、これは、棒１００が中に置かれて凹部の底部に嵌合するのにちょうど十分に大きい寸法にされる。このＵ状の凹部３によって２本の開いた脚４、５が形成され、これら脚は、受部２の上部端縁を形成する１つの開いた端部６を各々有する。脚４、５は、開いた端部６に隣接して雌ねじ７を有する。
【００１１】
凹部３で棒１００をロックするために、脚４と脚５との間にねじ止めされ得るスリーブ状またはナット状のロック要素８が設けられ、これは脚の雌ねじ７と協働する雄ねじ９と、雌ねじ１０とを有する。ロック要素８は、表側にある第１の端部１１と、これに対向する第２の端部１２とを有する。ねじ止め工具との係合のために、表側の第１の端部１１上には径方向に走る切欠き１３が設けられる。切欠きのうち１つは、軸方向にロック要素８の全体を通じて延びてスリット１４を形成し、こうしてロック要素は、伸縮リングの態様でいくらかの弾性を有する。ロック要素８の軸方向の長さは、ロック要素が脚４と脚５との間に完全にねじ止めされ得るような寸法にされる。
【００１２】
さらに、内部のねじ、すなわち締付けねじまたは止めねじ１５が設けられ、これはロック要素内にねじ止めすることができ、これの雄ねじ１６がロック要素８の雌ねじ１０と協働する。内部のねじ１５はねじ止め工具との係合のための凹部１７をその一端に有する。
【００１３】
図１に示す実施例では、脚の雌ねじ７と、ロック要素の雄ねじ９およびロック要素の雌ねじ１０と、内部のねじ１５の雄ねじ１６とは、メートルねじとして形成される。
【００１４】
動作については、まず骨用ねじが骨の中にねじ止めされ、次に棒１００が中に置かれる。次にロック要素８が内部のねじ１５とともにねじ止めされるが、内部のねじは既にねじ止めされているがその下側で棒とまだ接触してはおらず、棒は、最初は外に傾かないようにされているだけであり、まだずらすことができる。ロック要素８がねじ止めされると、スリットおよびこれに由来する弾性の構成により、脚４、５の広がりが生じることはなく、図２（ａ）において内方向に向いた矢印で示すように、脚はスリットがあるロック要素に対してこれを押圧して合わせようとする抵抗を生じさせる。次に、内部のねじ１５がその下側で棒に対し押圧してこれを固定するまでねじ止めされる。内部のねじ１５の締付けにより、図２（ｂ）に矢印で示すように径方向に外側に向く力の成分がロック要素８に対して働き、ここでロック要素の雄ねじ９は脚の雌ねじ７の中へ押圧されてここでブロックされる。このことにより、確実にロックが緩まなくなる。
【００１５】
図３に示す実施例では、この発明に従う要素は複軸ねじとして形成され、これは、骨用ねじ山を有するねじ山シャンク１と、受部２１に接続される球状セグメント状の頭部２０とを有するねじ要素を有する。受部２１はその一端に第１の穿孔２２を有し、これは軸対称に整列され、これの直径はシャンク１のねじ山部分の直径よりも大きく、頭部２０の直径よりも小さい。さらに受部２１は同軸である第２の穿孔２３を有し、これは第１の穿孔２２と反対側の端部で開いており、これの直径は、ねじ要素が開いた端部を通じて挿入されて、そのねじ山部が第１の穿孔２２を通り、かつ頭部２０が第２の穿孔２３の底部まで達するのに、十分に大きな寸法にされる。第１の穿孔と第２の穿孔との間には小さな同軸部分２４が設けられ、これは第１の穿孔２２にすぐ隣接し、開いた端部に向かって球状に形成され、半径は球状セグメント状の頭部２０の部分と実質的に同じである。受部２１は、第１の実施例の受部２と同様、この部分の中心に対し対称に配置されたＵ状の凹部２５を有し、これの底部は第１の穿孔２２へ向けられ、かつこの凹部によって２本の開いた脚２６、２７が形成され、これらの開いた端部２８は受部２１の端縁を形成する。脚２６、２７は、開いた端部２８に隣接した区域に雌ねじ２９を有する。
【００１６】
さらに圧力要素３０が設けられ、これはその頭部２０に面する側に球状の窪み３１を有するように形成され、この窪みの半径は球状セグメント状の頭部２０の部分の半径と実質的に同じである。圧力要素の外径は、圧力要素が受部２１内でスライドの動きを行なうことができる、換言すれば頭部２０に向かってずらすことができるように選ばれる。さらに圧力要素は、ねじ頭部２０にある凹部３３への接近のための、ねじ止め工具との係合をもたらす同軸穿孔３２を有する。
【００１７】
ロック要素８および内部のねじ１５の構成は第１の実施例と同様のものである。
【００１８】
動作については、ねじ要素は受部２１内に置かれてから骨の中にねじ止めされる。次に、圧力要素３０および棒１００が順に挿入される。この段階でねじ頭部２０はまだ旋回可能である。ロック要素８および内部のねじ１５を第１の実施例と同じやり方でねじ止めすることにより、ねじ要素および受部２１は互いに対し固定され、したがって棒１００もまた固定される。
【００１９】
図４に示す第３の実施例もまた複軸の骨用ねじを示す。第２の実施例に対応する部分には同じ参照番号を付す。第３の実施例は、実質的に圧力要素４０の構成において第２の実施例と異なる。
【００２０】
この実施例の圧力要素４０は実質的に、圧力要素４０が受部２１′の第２の穿孔２３の中でスライドできるよう選択される外径を有する円筒として構成される。これの一端には、球状セグメント状であり端部に向かって広くなる凹部４１が設けられ、これの球半径は、受部に挿入された状態でねじ要素の頭部２０を部分的に取囲むように選択される。第２の実施例の圧力要素３０との実質的な違いは、第３の実施例の圧力要素４０が脚の開いた端部２８の方向に長くされている点である。この目的のために、この圧力要素は、その球状セグメント状の凹部４２と反対の端部にＵ状の凹部４２を有し、圧力要素のＵ状の凹部の寸法は、これにより形成される溝の中に棒１００を置くことができるようなものにされる。受部２１′の円筒軸の方向で見たＵ状の凹部４２の深さは、受けるべき棒１００の直径より大きいため、圧力要素４０は、横脚４３で、中に置かれた棒１００の上に上方向に突き出る。さらに圧力要素４０は、これを通じて延びる中心の穿孔４４を有する。中心の穿孔４４の直径は、頭部２０に設けられた凹部３３との係合のためのねじ止め工具が案内されるのにちょうど十分に大きいものにされる。
【００２１】
ロック要素８および内部のねじ１５の構成は、第１および第２の実施例と同様である。
【００２２】
動作において、図４に示す第３の実施例は、まず、ロック要素８が圧力要素４０の長くされた脚４３に対し押圧し、こうして頭部２０に対し押圧するように、ロック要素８で頭部２０がその位置にブロックされる点で、図３に示す第２の実施例と異なる。次に内部のねじ１５を締付けることにより、棒１００は頭部２０とは独立に固定される。ロック要素８と内部のねじ１５との協働により生じるロック効果は、その他では第１および第２の実施例と同様である。
【００２３】
図５から図７に示す実施例では、受部２１′の脚２６、２７の雌ねじ７と、ロック要素８の対応する雄ねじ９との種類が図４に示す第３の実施例と異なる。ロック要素８の雌ねじ１０と内部のねじの雄ねじとは、これらの実施例ではメートルねじとして各々形成される。
【００２４】
図５に示す実施例では、脚２６、２７の雌ねじ２９は、開いた端部とは逆を向く側にあるフランク２９ａが、受部の中心軸Ｍに対し直交に走る平面とともに負の角αを囲むように構成される。これに対応し、ロック要素８の雄ねじ９の、ねじ止めされた状態で開いた端部から逆を向く側のフランク９ｂは、ねじの軸Ｓに対し水平に走る平面とともに負の角を囲む。脚の雌ねじの寸法およびロック要素の雄ねじの寸法は、負荷のない状態で、上述のフランク２９ａとフランク２９ｂとの間に間隙があるようなものにされる。
【００２５】
動作については、脚２６、２７は、ロック要素８が締付けられる際に、負のフランク角度のために径方向に内側に向く力の成分を経験し、ここで、フランク２９ａおよび９ｂが互いの上になるため、脚はわずかに引寄せられる。このため、圧力要素４０を通じて頭部２０を確実にブロックできる。内部のねじがねじ止めされると、ロック要素８はその時点で径方向に外側に働く力の成分によって広がり、こうして脚を引寄せる力に対して働く。棒が固定され、同時にロック要素８と脚とが互いに対してブロックされる。
【００２６】
図６に示す実施例では、中心軸Ｍまたはねじ軸Ｓに対し水平に走る負荷フランク２９ａまたは９ｂを備えた鋸歯状のねじ山としてのねじ山２８、９の構成が図５に示す実施例とは異なる。これもまたロック要素のこの発明に従う機能を示すものである。
【００２７】
図７に示す実施例は、脚の雌ねじ２９およびロック要素の雄ねじ９が平坦なねじ山として形成される点で、図５および図６に示す実施例から異なる。これは２つのフランク２９ａ、２９ｂ、または９ａ、９ｂを有し、これらは中心軸Ｍまたはねじ軸Ｓに対し水平に走る。ねじ山の断面図は実質的に矩形のものとして形成される。これもまたロック要素のこの発明に従う機能を示すものである。
【００２８】
図６および図７に示すねじ山の形にもまた、内部のねじがねじ止めされた後にロック要素をブロックできるようにフランク遊びが設けられる。
【００２９】
図８に示す実施例では、ロック要素８０には、切欠き１３を有するその表側の端部にリング状の突起８１が設けられる。この場合にはスリット１４は、ロック要素８におけるように、少なくとも雄ねじ９が設けられる軸部分を通じて延びるが、突起８１を通じて延びることはない。さらにスリット１４は、円周方向では切欠き１３のうち１つの中へと延びるように配置される。
【００３０】
動作については、ロック要素がねじ止めされると突起８１は、圧力要素に対する力を予め定められた値に制限する止め具を形成する。
【００３１】
この発明のさらなる実施例は、図５から図６に従う実施例によるねじ山の種類および／または図８に従うロック要素を、図１に従う第１の実施例による単軸ねじ、または図３に従う第２の実施例による複軸ねじに、設けることにより明らかとなる。
【００３２】
受部を骨用ねじに接続する上述の実施例の代わりに、脊柱外科において脊柱の骨の突起の後ろに係止するために用いられているように、受部をフックに接続してもよい。
【００３３】
複軸の実施例のさらなる変形例では、ねじ山シャンク１またはフックの代わりに竿または棒状の要素が設けられ、これは両端に球状セグメント状の頭部を有し、これがここに記載の種類の受部に接続される。この種類の要素は、このように２本の棒１００の間の接続要素として用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例を分解斜視図で示す図である。
【図２】 （ａ）は、内部のねじがねじ止めされる前に図１のロック要素に対して働く力の概略図であり、（ｂ）は、内部のねじがねじ止めされた後に図１のロック要素に対して働く力の概略図である。
【図３】 第２の実施例の断面図である。
【図４】 第３の実施例の断面図である。
【図５】 第４の実施例の詳細な断面図である。
【図６】 第５の実施例の詳細な断面図である。
【図７】 第６の実施例の詳細な断面図である。
【図８】 第７の実施例の詳細な断面図である。
【符号の説明】
１ シャンク、２ 受部、４，５ 脚、７ 脚の雌ねじ、８ ロック要素、９ロック要素の雄ねじ、１０ 雄ねじ、１４ スリット、１５ 内部のねじ、１００ 棒。

Claims (17)

1. 脊柱外科または傷害外科で用いるための、シャンク（１）に接続された保持要素（２；２１；２１′）で棒状の要素を固定するためのロック装置であって、或る回転軸を有する実質的に中空の円筒形状のロック要素（８；８０）を備え、前記ロック要素は雄ねじ（９）および雌ねじ（１０）を含み、前記ロック装置は、軸方向に前記ロック要素（８）を通じて延びるスリット（１４）を特徴とする、ロック装置。
2. 前記ロック要素（８；８０）の中にねじ止めされ得る内部のねじ（１５）を特徴とする、請求項１に記載のロック装置。
3. 前記雌ねじ（１０）がメートルねじとして形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のロック装置。
4. 前記雄ねじ（９）が、メートルねじとして、負荷フランクの水平もしくは負の角度を有するねじ山として、または２つの水平方向のフランクを有する平坦なねじ山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３のいずれかに記載のロック装置。
5. 棒（１００）に接続するための、シャンク（１）と前記シャンクに接続された保持要素（２；２１；２１′）とを備えた要素であって、前記保持要素（２；２１；２１′）は、前記棒を受けるためのＵ状の断面を有する凹部と、一端（６；２８）で開いた２本の脚（４，５；２６，２７）と、前記開いた脚にある雌ねじ（７；２９）とを含み、前記要素はさらに、外壁の少なくとも一部に雄ねじ（９）を有するロック要素（８；８０）を備え、前記雄ねじ（９）は前記脚の前記雌ねじ（７；２９）と協働し、前記ロック要素は中心穿孔を有し、前記要素は、前記ロック要素（８，８０）が、実質的に軸方向にその外壁を通じて延びるスリット（１４）を有することを特徴とする、要素。
6. 前記ロック要素（８，８０）が雌ねじ（１０）を有し、内部のねじ（１５）が前記ロック要素の中にねじ止めされるように設けられることを特徴とする、請求項５に記載の要素。
7. 前記ロック要素（８；８０）の前記雌ねじ（１０）、および前記雌ねじと協働する前記内部のねじ（１５）の前記雄ねじ（１６）が、メートルねじとして形成されることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の要素。
8. 前記脚（４，５；２６，２７）の前記雌ねじ（７）がメートルねじとして形成されることを特徴とする、請求項５から請求項７のいずれかに記載の要素。
9. 前記脚（４，５；２６ａ ｂ）の前記雌ねじ（７）が、負荷フランクの負のフランク角度を有するねじ山として形成されることを特徴とする、請求項５から請求項７のいずれかに記載の要素。
10. 前記脚（４，５；２６，２７）の前記雌ねじ（７）が、負荷フランク（２９ａ）の実質的に水平の角度を有する鋸歯状のねじ山として形成されることを特徴とする、請求項５から請求項７のいずれかに記載の要素。
11. 前記脚（４，５；２６，２７）の前記雌ねじ（７）が、２つの水平方向のフランク（２９ａ，２９ｂ）を有する平坦なねじ山として形成されることを特徴とする、請求項５から請求項７のいずれかに記載の要素。
12. 前記ロック要素（８，８０）の前記雄ねじ（９）が、前記脚（４，５；２６，２７）の前記雌ねじ（７；２９）と合致するねじ山の種類で形成されることを特徴とする、請求項５から請求項１１のいずれかに記載の要素。
13. 前記ロック要素（８０）が止め具（８１）を含むことを特徴とする、請求項５から請求項１２のいずれかに記載の要素。
14. 前記シャンク（１）と前記保持要素（２）とが単軸で接続されることを特徴とする、請求項５から請求項１３のいずれかに記載の要素。
15. 前記シャンク（１）と前記保持要素（２１；２１′）とが複軸で接続されることを特徴とする、請求項５から請求項１４のいずれかに記載の要素。
16. 前記保持要素（２１′）の中に設けられる圧力要素（４０）が、前記ロック要素（８，８０）が前記シャンク（１）の角度位置を固定するために前記圧力要素に対して働くように、設けられることを特徴とする、請求項１５に記載の要素。
17. 前記シャンクの前記角度位置が前記ロック要素（８，８０）によって、および前記棒が前記内部のねじ（１５）によって固定され得ることを特徴とする、請求項１６に記載の要素。

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