JP4485111B2 - 二つの物体を関節式に結合するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１の前文に記載された二つの物体を関節式に結合するための装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
例えば、脊柱にほぼ平行に向いた長手材が幾つかの骨ねじで結合されねばならない脊柱領域における例えば多部分からなる関節結合された骨板や骨接合固定装置等のさまざまな外科インプラントの場合において、関節式結合は解除可能にロック可能でなければならない。この目的のために、例えばコレットチャック等の弾性緊結要素が使用される。このような関節式結合のロックは対応する固定中空室の内部でこの弾性緊結要素を拡開することによって行われる。弾性緊結要素のこの拡開過程は主に締付円錐または締付楔によって達成される。
【０００３】
骨内で固定される骨ねじと長手材と骨ねじを長手材に固定可能とする結合要素とを有する骨接合固定装置は、ＷＯ９４／０００６６ ＳＣＨＬA ＰＦＥＲにより既知である。この既知固定装置は、円錐形穴を有し二つの円間に含まれる球台形弾性締付要素と骨ねじとを備え、骨ねじは、締付要素の円錐形穴に対応した外テーパと、骨から離れて末端側に設けられたねじとを有する。締付要素を受容するために、結合要素内に、球形中空室が設けられており、中空室の寸法は締付要素の球台がそのなかに揺動可能に受容可能となるように寸法設定されている。第２穴は長手材を受容するのに役立つ。骨ねじの末端側ねじに螺着されて締付要素に装着されるナットを締めると、骨ねじのテーパ部が締付要素の内テーパ部に引き入れられ、これにより締付要素は拡開されて球形中空室の壁に押し付けられ、こうして結合要素と骨ねじは互いに相対的に維持される。
【０００４】
これらすべてのテーパ締付結合では、欠点としてこのような結合は緩めるのが困難であり、これは、しばしば骨ねじまたは結合要素を槌で強く叩くことによって、または特殊器具によってのみ可能である。
【０００５】
この点で本発明は救済策を提供せんとするものである。本発明の課題は、ねじ回しによって固定可能であり、また再び解除可能でもあるテーパ機構もしくは楔機構に基づく締付結合を実現することである。
【０００６】
（発明の開示)
本発明はこの課題を、請求項１の特徴を有する二つの物体を関節式に結合するための装置で解決する。
【０００７】
二つの物体を関節式に結合するための本発明による装置では、第１物体が、関節殻を含み、中心軸線に同軸な中空室を有し、締付要素が長手軸線と同軸穴とを有し、締付要素が中空室に対して相補的にかつ長手軸線に垂直に弾性変形可能に構成されており、少なくとも一つの緊結要素が長手軸線に同軸で穴に導入可能かつ軸方向で拡張し、少なくとも一つの緊結要素を穴内で軸方向に摺動させることによって締付要素が膨張可能かつ中空室内で解除可能に固定可能であり、第２物体が少なくとも一つの緊結要素と締付要素とによって第１物体に解除可能に結合可能であり、駆動要素によって少なくとも一つの緊結要素が軸方向で穴に対して相対的に摺動可能である。駆動要素は、締付要素にも少なくとも一つの緊結要素にも長手軸線の回りで回転可能に軸方向で形状嵌合式に結合されている。
【０００８】
変更形態Ａ：
本発明による装置の好ましい実施形態では、駆動要素と締付要素との間の、長手軸線の回りを回転可能な軸方向形状嵌合式結合が、駆動要素の環状段差部と締付要素の相補的環状溝とによって実現され、一方、駆動要素と緊結要素との間の、長手軸線の回りを回転可能な軸方向形状嵌合式結合は、ねじ継手によって実現されている。
【０００９】
変更形態Ｂ：
本発明による装置の他の実施形態では、長手軸線の回りを回転可能な軸方向形状嵌合式結合の諸構成が、前記好ましい実施形態に比べて取り替えられている。駆動要素と締付要素との間の、長手軸線の回りを回転可能な軸方向形状嵌合式結合が、ねじ継手によって実現され、一方、駆動要素と緊結要素との間の、長手軸線の回りを回転可能な軸方向形状嵌合式結合は、駆動要素に形成された環状段差部と緊結要素に形成された相補的環状溝とによって実現されている。
【００１０】
変更形態Ｃ：
本発明による装置の他の実施形態では、長手軸線の回りを回転可能な両方の軸方向形状嵌合式結合、つまり駆動要素と締付要素との間のものと、駆動要素と緊結要素との間のものとが、ねじ継手によって実現されている。好ましくは両方のねじ継手の一方が左ねじで形成され、両方のねじ継手の他方が右ねじで形成されている。両方のねじ継手のねじリードは同一または異なる値を有することができる。
【００１１】
変更形態Ａ、及びＢの利点は取扱いが簡単であることにあり、変更形態Ｃは両方のねじ継手のゆえに、迅速な解除および引締めを可能とし、しかも簡単に製造することができる。
【００１２】
第１物体内の中空室と締付要素とのヒンジ継手方式にとって決定的な構成は、本発明による装置の用途に応じて円筒形または球形、好ましくは球台形とすることができる。円筒形構成の場合、締付要素は中空室の中心軸線の周りでのみ回転可能であるのに対して、中空室を二つの平行な円間の球台形に形成する場合、締付要素は、中心軸線の周りと、これに垂直な他の二つの軸線の周りを回転可能である。
【００１３】
本発明による装置のさらに他の実施形態では、第２物体が緊結要素と一体である。この実施形態は、脊柱固定システムの内部で本発明による装置を使用するのに特に適しており、その際第２物体は、好ましくは骨ねじの形にて実現され、第１物体は、骨ねじと長手材との間の結合要素の形にて実現されている。これには、二つの平行な円間の球台形中空室を有する玉継手として、ヒンジ継手を構成するのが適している。
【００１４】
本発明による装置の他の実施形態では、第１物体が骨板として形成され、一方、第２物体は、他の骨板との結合要素を形成し、こうして二つのヒンジ結合される骨板を有する骨固定装置が全体として形成される。これには、円筒形中空室を有するヒンジ継手を一つの軸線に関してのみ旋回可能に構成するのが適している。
【００１５】
本発明による装置は、さまざまな実施形態において、駆動要素によって長手軸線に同軸で穴に対して相対的に両方向に摺動可能な複数の緊結要素を含むこともできる。二つの緊結要素を有する実施形態において、締付要素は、その末端に隣接する二つの弾性変形可能な長手部分を有し、各一つの緊結要素が各側の方から穴に導入可能である。
【００１６】
本発明のその他の有利な構成は、従属請求項に明示されている。
本発明によって達成される利点は、実質的に、本発明による装置のゆえに締付結合が、円錐機構もしくは楔機構に基づいてねじ回しによって、他の補助手段なしに固定可能また再び解除可能でもあるという事実にある。
【００１７】
( 発明を実施するための最良の形態)
以下、複数の実施形態例の一部略図に基づいて、本発明と本発明の諸構成がなお詳しく説明される。
【００１８】
図１が示す実施形態の本発明による装置は、上面３、この上面３に平行な下面４、及び上面３に垂直な中心軸線６を備えた中空室５を有する結合要素として形成された第１物体１と、茎ねじとして形成される第２物体２と、第２物体２と一体の緊結要素１２と、締付要素８と、緊結ねじとして形成される駆動要素１９とを含む。中空室５は、中心軸線６に同軸で第１物体１を貫通し、中心軸線６に関して回転対称な軸方向長手部分Ｅ（Ｎ＝１）を含む。この長手部分は球形凹状に構成されている。長手部分Ｅの球形凹面形状に対応して、締付要素８が長手部分Ｄ（Ｎ＝１）を含み、締付要素８は、中心軸線６の周りとこの中心軸線６に垂直なかつ球形状の中心に交差する二つの他の軸線の周りに関して中空室５内で回転可能である。締付要素８は、それに加えて長手軸線１１と、上端１３と、下端１４と、長手軸線１１に同軸で軸方向で相隣接した穴１５および開口部５０とを含み、締付要素８は上端１３と下端１４との間で貫通される。この開口部５０は下端１４の方から始まる長手部分Ｂ（Ｎ＝１）で円錐形状を有し先細となり、この長手部分Ｂを含む長手部分Ａ（Ｎ＝１）では長手軸線１１に垂直に弾性変形可能である。弾性変形性は溝孔４７によって実現され、下面１４から長手軸線１１に平行に貫通する好ましくは４つの溝孔４７が周面に９０°ずらして設けられている。
【００１９】
緊結要素１２（Ｍ＝１）は、この実施形態の場合、第２物体２と一体に形成されており、下端１７は、第２物体２に隣接する。緊結要素１２は、その上端１６が下端１４の方から締付要素８に形成された開口部５０に導入される。緊結要素１２は、軸方向で上端１６に向かって長手部分Ｃ（Ｎ＝１）に亘って開口部５０の長手部分Ｂに対して相補的円錐状に先細となっており、こうして緊結要素１２と締付要素８が、円錐形締付結合１８を形成する。緊結要素１２を開口部５０内で同軸で摺動させることによって、弾性長手部分Ａは、半径方向で拡開され、または緊結要素１２を逆方向に摺動させると、その最初の位置に弾性復帰できる。この円錐形締付結合は、緊結要素１２に結合された第２物体２を第１物体１に解除可能に結合することを可能とする。緊結要素１２の軸方向摺動は、緊結ねじとして実現された駆動要素１９を長手軸線１１の周りで回転させることによって行われる。長手部分Ｇでの駆動要素１９と締付要素８との間の回転可能な軸方向形状嵌合式結合２９は、締付要素８に形成された同軸環状段差部２０と穴１５に形成された相応する環状溝２１とによって実現されている。駆動要素１９と緊結要素１２との間の、やはり長手軸線１１の周りを回転可能な軸方向形状嵌合式結合は、駆動要素１９に形成された雄ねじ２２と、上端１６から緊結要素１２を貫通する穴２３内に形成された対応する雌ねじ２４とを有するねじ継手によって実現されている。このねじ継手によって緊結要素１２が駆動要素１９の回転によって締付要素８の内部で軸方向に摺動可能であり、一方、駆動要素１９と締付要素８との間に生ずる軸方向力は、溝２１内で支承される駆動要素１９の段差部２０によって吸収される。
【００２０】
図２が示す実施形態の本発明による装置は、締付要素８内での緊結要素１２の軸方向摺動が、駆動要素１９の長手部分Ｇに形成された雄ねじ２５と穴１５内に形成された相補的雌ねじ２６とを含むねじ継手によって行われる点で、図１に示す実施形態の本発明による装置と相違するにすぎない。駆動要素１９と緊結要素１２との間の、長手軸線１１の周りを回転可能な軸方向形状嵌合式結合は、駆動要素１９の長手部分Ｆに取付けられて、駆動要素１９と緊結要素１２との間に生ずる軸方向力を吸収する固定手段２９を介して実現される。この固定手段２９の構成は、駆動要素１９に形成された同軸環状段差部２７の形で実現され、この段差部が環状溝２８内で支承されている。この溝２８は、上端１６から同軸で緊結要素１２を貫通する穴２３内に設けられている。
【００２１】
図３が示す実施形態の本発明による装置は、図１に示す実施形態と図２に示す実施形態とを組合せたものである。駆動要素１９は、一方で第１ねじ継手によって締付要素８に結合され、この第１ねじ継手は、駆動要素１９の長手部分Ｆに形成された雄ねじ２２と、緊結要素１２に相補的に設けた雌ねじ２４とを含み、この雌ねじは、長手軸線１１に同軸で上端１６から緊結要素１２を貫通する穴２３内に設けられている。他方で駆動要素１９は、駆動要素１９の長手部分Ｇに形成された雄ねじ３０と締付要素８の穴１５内に形成された相補的雌ねじ３１とを含む第２ねじ継手によって、長手軸線１１の周りを回転可能に軸方向で形状嵌合式に締付要素８に結合されている。
【００２２】
図４が示す実施形態の本発明による装置は、上面３、この上面３に平行な下面４、及び上面３に垂直な中心軸線６を有する中空室５を備えた第１板状物体１と、第２板状物体２と、緊結要素１２と、締付要素８と、緊結ねじとして形成された駆動要素１９とを含む。締付要素８は関節式結合の回転軸を形成する。中空室５は、中心軸線６に同軸で第１物体１を貫通し、円筒形に構成されて中心軸線６に関して回転対称な長手部分Ｅ（Ｎ＝１）を含む。長手部分Ｅの円筒形状に合わせて締付要素８が長手部分Ｄ（Ｎ＝１）を含み、こうして締付要素８は、中空室５内で中心軸線６の周りを回転可能である。締付要素８は、それに加えて長手軸線１１、上端１３、下端１４、そして長手軸線１１に同軸で軸方向で相隣接した穴１５および開口部５０を含む。こうして締付要素８は、上端１３から下端１４まで貫通される。この開口部５０は、上端１３の方から始まり長手部分Ｂ（Ｎ＝１）に亘って延びる円錐状に先細となり、かつこの長手部分Ｂを含む長手部分Ａ（Ｎ＝１）に亘って長手軸線１１に対して垂直に弾性変形可能である。弾性変形性は、開口部５０が長手部分Ａで締付要素８を長手軸線１１に対し垂直にも貫通することによって達成される。緊結要素１２は、その下端１７が上端１３の方から締付要素８の開口部５０に導入される。緊結要素１２は、長手軸線１１に平行に長手部分Ｃ（Ｎ＝１）で開口部５０の長手部分Ｂに対して相補的に先細となっており、こうして緊結要素１２と締付要素８が楔状締付結合４９を形成する。緊結要素１２を開口部５０内で同軸で摺動させることによって弾性長手部分Ａは半径方向で拡開され、または緊結要素１２を逆方向に摺動させるとその最初の位置に弾性復帰できる。下端１７から長手部分Ｃに至るまで、緊結要素１２は四角形に形成され、第２物体２内の長手軸線１１に同軸な穴３６の四面角穴３７（図５）に合わせて形成されている。これは長手軸線１１の周りでの回転に関して緊結要素１２での第２物体２の固定を可能とする。緊結要素１２が長手軸線１１に平行に摺動することは、緊結ねじの形で実現された駆動要素１９を長手軸線１１の周りに回することによって可能である。
【００２３】
駆動要素１９は、一方で、駆動要素１９の長手部分Ｆに形成された雄ねじ２２と緊結要素１２に形成された相補的雌ねじ２４とを含む第１ねじ継手によって、長手軸線１１の周りを回転可能に軸方向で形状嵌合式に緊結要素１２に結合されている。雌ねじ２４は長手軸線１１に同心で延び緊結要素１２を貫通する穴２３に設けられている。他方で駆動要素１９は、駆動要素１９の長手部分Ｇに形成された雄ねじ３０と締付要素８の穴１５に形成された相補的雌ねじ３１とを含む第２ねじ継手によって、長手軸線１１の周りを回転可能に軸方向で形状嵌合式に締付要素８と結合されている。中心軸線６の周りで回転しないようにするために、締付要素８は、長手部分Ｄに形成された外スプライン３３を備えており、この外スプラインは、中空室５の長手部分Ｅに形成された相補的内スプライン３５とかみ合い可能である。
【００２４】
図６に示す実施形態の本発明による装置は、上端１３の方から始まる円錐状または楔状に先細となる第１長手部分Ｂを有する第１開口部５０と下端１４の方から始まる円錐状または楔状に先細となる第２長手部分Ｂ’を有する第２開口部５０’とを備えた締付要素８と、これに相補的な二つの緊結要素１２；１２’とを含む点で、図４に示す実施形態と相違するにすぎない。駆動要素１９は、固定手段２９によって、中心軸線６の周りを回転可能に軸方向で形状嵌合式に締付要素８内で支承されている。固定手段２９は図２に示す実施形態と同様に駆動要素１９の長手部分Ｇの同軸環状段差部２７からなり、この段差部が締付要素８の相補的環状溝２８内で支承されている。両方の緊結要素１２；１２’がねじ継手によって駆動要素１９と結合されており、一方のねじ継手は右ねじ継手、他方のねじ継手は左ねじ継手である。
【００２５】
図７は図６に示す実施形態の本発明による装置を、横から脊柱に固着される多部分構成の骨板として応用した図である。物体１は骨ねじ４１によって頭部椎体４３に固着される第１骨板部分を形成し、物体２は尾部椎体４４に固着される第２骨板部分４０との結合要素として役立つ。椎体４３の表面に垂直な中心軸線６（図６）の周りを回転可能に物体１内で支承される締付要素８によって、物体２は片側で物体１に関節式に結合されている。第２骨板部分４０は脊柱長手軸線に平行に摺動可能に二つの調整ねじ４２によって物体２の反対側に固定可能であり、こうして骨板は椎体４３；４４相互の有角運動と脊柱長手軸線に平行な椎体の摺動とを可能とする。関節は駆動要素１９によって固定可能である。
【００２６】
図８は図３に示す実施形態の本発明による装置を脊柱固定システムの内部で結合要素として応用した図である。物体１は、茎ねじとして形成された物体２と長手材４５との間の結合要素として役立つ。長手材４５は例えばねじ４６によって物体１内で固定される。このような脊柱固定システムは例えばＷＯ９４／０００６６ ＳＣＨＬA ＰＦＥＲ ｅｔ ａｌ．により既知である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 骨固定要素を他のインプラントに結合するための本発明による装置の一実施形態の断面図である。
【図２】 骨固定要素を他のインプラントに結合するための本発明による装置の他の実施形態の断面図である。
【図３】 骨固定要素を他のインプラントに結合するための本発明による装置のさらに他の実施形態の断面図である。
【図４】 二つの板状物体を結合するための本発明による装置の一実施形態の斜視図である。
【図５】 本発明による装置の図４に示す実施形態の一方の物体の詳細図である。
【図６】 本発明による装置の他の実施形態の断面図である。
【図７】 図６に示す実施形態の本発明による装置を脊柱に応用した図である。
【図８】 図３に示す実施形態の本発明による装置を脊柱固定システムの一部として応用した断面図である。

Claims (12)

1. 二つの物体を関節式に結合するための装置であって、
   Ａ）第１物体（１）が、上面（３）、下面（４）、及び中心軸線（６）に同軸の中空室（５）を含み、中心軸線（６）が上面（３）及び下面（４）の両者に交差し、そして中空室（５）が少なくとも上面（３）に通じており；
   Ｂ）締付要素（８）が、長手軸線（１１）、上端（１３）、下端（１４）、及び長手軸線（１１）に同軸な穴（１５）を有し、この穴が少なくとも一つの開口部（５０）に通じ、締付要素（８）の外輪郭が少なくとも一つの開口部（５０）の領域で中空室（５）に対して相補的にかつ長手軸線（１１）に垂直に弾性変形可能に形成されており；
   Ｃ）少なくとも一つの緊結要素（１２）が長手軸線（１１）に同軸で開口部（５０）に導入可能であり、少なくとも一つの緊結要素（１２）を当該開口部（５０）内で軸方向で摺動させることによって締付要素（８）が膨張可能かつ中空室（５）内で脱離可能に固定可能であり；
   Ｄ）第２物体（２）が少なくとも一つの緊結要素（１２）および締付要素（８）によって第１物体（１）に解除可能に結合可能であり；
   Ｅ）駆動要素（１９）によって少なくとも一つの緊結要素（１２）が当該開口部（５０）に対して相対的に軸方向で摺動可能である装置において、
   Ｆ）駆動要素（１９）が締付要素（８）及び少なくとも一つの緊結要素（１２）の両者に長手軸線（１１）の周りで回転可能に軸方向でインターロック式に結合されていることを特徴とする装置。
2. 締付要素（８）が長手軸線（１１）に沿って連続する貫通穴が開いていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 締付要素（８）が、実質的に軸方向に延びて開口部（５０）を締付要素（８）の外輪郭に接続するＸ個の溝孔（４７）を含むことを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
4. Ｘ＝１であることを特徴とする、請求項３記載の装置。
5. Ｘ＝２であり、両方の溝孔（４７）が平行的に向き合っていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
6. Ｘ≦１２、Ｘ≧３であることを特徴とする、請求項３記載の装置。
7. Ｘ＝６であることを特徴とする、請求項６記載の装置。
8. 少なくとも一つの開口部（５０）が長手軸線（１１）に同軸であることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか１項記載の装置。
9. 少なくとも一つの開口部（５０）が回転対称であることを特徴とする、請求項８記載の装置。
10. 長手軸線（１１）と中心軸線（６）が一直線に並ぶことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の装置。
11. 締付要素（８）の外輪郭が、少なくとも中空室（５）を制限する壁との接触領域で、長手軸線（１１）を中心に回転対称であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項記載の装置。
12. 装置が少なくとも一つの緊結要素（１２）を含み、少なくとも一つのこの緊結要素（１２）が駆動要素（１９）によって長手軸線（１１）に同軸で少なくとも一つの開口部（５０）に対して相対的に両方向に摺動可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の装置。

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