JP4510980B2 - Bone mill - Google Patents
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- A61F2002/4645—Devices for grinding or milling bone material
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- Crushing And Pulverization Processes (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、生体の適所より取り出した骨(人骨)を、所望のサイジングに粉砕するためのボーンミルに関する。
【0002】
なお、ボーンミルにより粉砕された骨粒は、生体内の補綴箇所へ充填する人造骨のスペーサ等として使用される。
【0003】
【従来の技術】
脊椎動物の骨格を構成する形態要素である骨、なかんずく人骨は、筋肉とともに運動を営み、身体各部の基礎となる。また、体形等を保つ主要な器官ともなる。
【0004】
このような骨は、構造的には表面に白い骨膜を有する。骨膜には神経や血管が通っていて、栄養や成長に預っている。一方、骨の外層は、緻密質(硬固質)で硬く、骨の内層は、海綿質で隙間が多いことは周知のところである。
【0005】
ところで、外科医療における技術進歩は、目を見張るものがある。とりわけ、人工生体材料や、補綴器具等の性能は日夜向上し、その恩恵に浴している人の数も夥しい数に達している。
【0006】
しかしながら、従来の人工生体材料は、生体に対し毒性や刺激性を備えるものではないけれども、殆どのものは、生態学的な親和性を有していなかった。このため、補綴器具を骨に固定したり、補綴器具と骨との隙間を埋めるためにボーンセメントを用いると、ボーンセメントの重合熱による生体への悪影響や、経年変化による緩みの発生等の安全面の懸念があった。
【0007】
そこで、従来より生体の適所より取り出した骨を、所望のサイズ(たとえば、4mm角〜10mm角)に粉砕し、これを補綴器具と骨との間の隙間を埋めるためのスペーサや充填材として用いるという方法が採られていた。この方法によれば、人骨を用いるので、骨との親和性があり、重合熱による生体への悪影響や、経年変化による緩みの発生等の懸念がない。
【0008】
しかし、人体から採取した骨を小骨片にするには、採取した骨をハンマーや刃物を用いて粉砕しなければならず、作業に熟練および時間を要するという欠点がある。特に、生体より採取した骨は、極めて靱性に富む反面、硬固質であって、かつ血管や種々の神経等が表面の骨膜に含まれているため、粉砕作業が困難である。また、粉砕した粉砕骨片の大きさが揃わない等の問題点もあった。
【0009】
かかる背景のもとに、いくつかのボーンミルが製造され、市販されている。市販されているボーンミル1つに、図1に示すものがある。このボーンミルで骨を粉砕するには、まず骨を前処理する。すなわち、生体より採取した骨を、ボーンソー等で3cm角程度の大きさに切断する。切断した骨を、図1のボーンミルの投入口(注射器のような押し出し部に設けられた投入口)に挿入する。次に、挿入した骨を手で押し込み、他方の手で骨を裁断するためのブレードを往復運動させるスイッチを押圧する。これにより、窒素ガスが噴射され、ブレードが作動する機構となっている。
【0010】
ところが、このボーンミルでは、骨を予め所定の大きさに裁断しておくという前作業が必要である。加えて、ボーンミルを操作する作業の仕方により、粉砕された骨粒の大きさが変わってくるので、慣れるまでに時間がかかる。さらに、骨を粉砕するのに、3〜5分という時間がかかる。
【0011】
別のボーンミルとして、回転軸に突起状の刃を設け、この回転刃に対して骨を押し当てることにより、骨を削り取っていく機構のものが市販されている。
【0012】
しかしこの機構のボーンミルでは、作業中、常に手で骨を押え続けなければならず面倒である。また、作業時間も5分程度は必要である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述のような背景のもとになされたもので、短時間で骨を所望のサイジングに粉砕できる新規な機構のボーンミルを提供することを主たる目的とする。
【0014】
この発明の他の目的は、取り扱いが容易で、作業がしやすいボーンミルを提供することである。
【0015】
この発明のさらに他の目的は、無駄なく骨を粉砕することのできるボーンミルを提供することである。
【0016】
この発明のさらに他の目的は、作業後の清掃および滅菌がしやすいボーンミルを提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この発明のボーンミルは、対をなす第1カッタユニットおよび第2カッタユニットを有する。第1カッタユニットおよび第2カッタユニット間に粉砕すべき骨が取り込まれ、骨が第1カッタユニットおよび第2カッタユニットを通過することで、骨が粉砕される。
【0018】
各カッタユニットには、平行に所定間隔で配列された複数枚のディスクが備えられている。各ディスクの周面には、骨を粉砕するための刃が形成されている。第1カッタユニットのディスクと第2カッタユニットのディスクとは、交互に隙間に嵌まり合うように位置決めされている。そして各カッタユニットのディスクは、互いに内向きに回転される。このため、両カッタユニットに粉砕すべき骨を供給すると、骨は互いに内向きに回転されるディスクによりその間に取り込まれ、ディスクの刃が骨に食い込んで骨を砕く。そして第1カッタユニットおよび第2カッタユニットのディスク間を骨が通過することにより、嵌まり合うように位置決めされたディスクによって骨は粉砕される。
【0019】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【0020】
図2は、この発明の一実施例に係るボーンミルの外観斜視図である。この実施例に係るボーンミルは、ベース2上に備えられたミルケース3およびギヤボックス4を有する。ミルケース3とギヤボックス4とは連結状態で隣接されている。ミルケース3の上方は開放されており、そこに着脱自在な蓋5が装着されている。蓋5の上部中央にはつまみ6が備えられている。つまみ6は蓋5を着脱する際に手で掴むためのものである。この実施例では、後述するように、つまみ6には蓋5の内方へ突出する突部が設けられていて、ミルケース3内の骨をつまみ6によって下方へ押しつけることができるようになっている。
【0021】
ミルケース3の下方には、引き出し可能な容器7が備えられている。容器7は粉砕された粉砕骨粒を受けるためのものである。容器7には引き出す際に使用する取っ手8が備えられている。
【0022】
さらに、ミルケース3の側壁9は、後述するように取り外し可能になっている。このため、側壁9には取っ手10が備えられている。
【0023】
ギヤボックス4内には、後述する減速ギヤ機構が収容されている。この減速ギヤ機構に外部からの駆動力を与えるために、ギヤボックス4からは入力軸11が突出している。
【0024】
図3は、ボーンミル1の蓋5を取り外し、一対の側壁9を開いた状態を示す斜視図である。図3に示すように、ミルケース3を構成する対向する一対の側壁9は、その下辺を中心に上方を外側へ回動させることにより開くことができる。さらに図3の状態から側壁9はミルケース3から取外すことができる。
【0025】
ミルケース3内には、後述するように、一対のカッタユニット12,13が備えられている。また、側壁9には内方へ突出するダスタ14が設けられている。図4は、ボーンミル1の正面図であり、蓋5および手前側側壁9が取外され、さらに、ギヤボックス4のカバーが取外された状態の図である。また、図5は、図4に示す状態のボーンミル1の平面図である。
【0026】
図4および図5を参照して、ボーンミル1は、ベース2に立設された平行な3枚の支持壁21,22,23を有する。左側支持壁21および中央支持壁22ならびに前後一対の側壁9(前方の側壁9は取外されているので図示されていない)によってミルケース3が区画されている。ミルケース3内には対をなす第1カッタユニット12および第2カッタユニット13が収容されている。各カッタユニット12,13は、その両側が支持壁21,22によって回転可能に支持されている。各カッタユニット12,13は、平行に所定間隔で配列された複数枚のディスク15を有する。各ディスク15の周面には、それぞれ、複数の刃40が形成されている。各ディスク15の中心部は、各ディスク15に直交方向に延びる軸17によって連結されている。この軸17の両端が支持壁21,22に回転自在に支持されている。支持壁21,22は、その内面とカッタユニット12,13両端のディスク側面との間に、実質上の隙間が生じないように、両カッタユニット12,13を支持している。
【0027】
第1,第2のカッタユニット12,13は、それぞれ、軸17が略水平方向に平行に配置されている。また、第1カッタユニット12の複数枚のディスク15と、第2カッタユニット13の複数枚のディスク15とが、交互に隙間に嵌まり合うように位置決めされている。そして、第1カッタユニット12および第2カッタユニット13は、互いに内向きに回転される。このため、第1,第2のカッタユニット12,13上に供給された粉砕すべき骨は、互いに内向きに回転されるディスク15に形成された刃40によって両カッタユニット12,13の中央下方へと取り込まれ、両カッタユニット12,13間を上から下へと通過することによって粉砕される仕組みである。
【0028】
この粉砕された骨粒は、ミルケース3の下方に備えられた容器7内に落下する。
【0029】
中央支持壁22は、ミルケース3とギヤボックス4との境界壁を兼ねている。中央支持壁22と右支持壁23との間にギヤボックス4が区画されている。ギヤボックス4内には駆動力伝達機構としての減速ギヤ機構30が備えられている。減速ギヤ機構30は、外部から入力軸11へ与えられる回転力を複数のギヤの組合わせによって減速するとともに回転トルクを増大し、第1,第2のカッタユニット12,13の軸17へ伝達するものである。
【0030】
図6は、減速ギヤ機構30の展開図であり、回転力の伝達を説明するための図である。入力軸11に与えられる外部からの回転力は、小径の第1ギヤ31から大径の第2ギヤ32へ伝達される。第2ギヤ32には小径の第3ギヤ33が同軸に連結されている。第3ギヤ33には大径の第4ギヤ34が噛合している。よって第2ギヤ32の回転力は第3ギヤ33、第4ギヤ34へと伝達される。第4ギヤ34には小径の第5ギヤ35が同軸に連結されている。第5ギヤ35には第1のカッタユニット12の軸17に連結された第6ギヤ36が噛合している。また、第6ギヤ36には、第2のカッタユニット13の軸17に連結された第7ギヤ37が噛合している。第7ギヤ37は、第5ギヤ35とは噛合していない。よって、第5ギヤ35の回転により、第6ギヤ36および第1カッタユニット12は図において時計回りに回転する。一方、第7ギヤ37および第2カッタユニット13は図において反時計回りに回転する。
【0031】
この実施例では、第6ギヤ36の歯数は第7ギヤ37の歯数とは異なっている。例えば、第6ギヤ36は歯数が25、第7ギヤ37の歯数は15である。よって、第1カッタユニット12の回転速度と第2カッタユニット13の回転速度とは異なる。
【0032】
この実施例における減速ギヤ機構30のギヤ構成や、上記歯数は、単なる一例にすぎない。要は、入力軸11に与えられる回転力が第1,第2のカッタユニット12,13に与えられ、かつ、第1,第2のカッタユニット12,13が、互いに内向きに回転され、好ましくはその回転速度が異なるようなギヤ機構(駆動力伝達機構)であればよい。
【0033】
図7は、第1カッタユニット12の平面図であり、図8Aは図7の矢印Aに沿う矢視図であり、図8Bは図7の矢印Bに沿う矢視図である。なお、説明の便宜上、図7の各ディスク15には刃は示されておらず、図8A,図8Bにおいては、1枚のディスクだけが示されている。
【0034】
図7を参照して、第1カッタユニット12は、全体が金属、たとえばステンレス鋼の一体物により構成されている。すなわち、第1カッタユニット12は、この実施例ではステンレス鋼の削り出し加工により形成されている。このようにカッタユニット12を金属の一体物として構成する理由は、ディスク15と軸17との隙間等に、汚れや血液等が進入するのを阻止する必要があるからである。
【0035】
カッタユニット12は、ステンレス鋼の他、チタン、セラミック等の一体物によっても構成することが可能である。また削り出し加工の他、鋳造等により製造することも可能である。
【0036】
平行に所定間隔で配列された複数枚のディスク15の間は、各ディスク15に直交方向に延びる軸17によって、各ディスク15の中心部が連結されている。各ディスク15を連結する軸17の直径は場所によって異なっている。この理由は、各ディスク15の隙間には、第2カッタユニット13のディスク15が嵌まり合うからであり、第2カッタユニット13のディスク15の外周(回転軌跡)に応じて、軸17には小径の部分17Sと、大径の部分17Lとが存在する。
【0037】
この実施例では、複数のディスク15のうち、小径のディスク15Sは、その厚みが4mmになっており、大径のディスク15Lは、その厚みが5mmとなっている。このように大径のディスク15Lが小径のディスク15Sに比べて厚みが厚くされているのは、大径のディスク15Lの強度を確保するためである。
【0038】
図8Aに示すように、大径のディスク15Lには、円周方向に120°隔てて配置された3つの食い込み刃41と、各食い込み刃41の間に配置された3つの粉砕刃42とが形成されている。食い込み刃41は、大きな回転軌跡を描く刃であり、粉砕刃42はそれより小さな回転軌跡を描く刃である。いずれの刃41,42も、ディスク15Lの厚み方向の稜線によって形成されている。食い込み刃41を形成するために、ディスク15Lには、その周面からディスクの中心方向に切り込まれ、凹湾曲状に切り取られたすくい部43が形成されている。すくい部43の先端とディスク周面44とで作られるディスク厚み方向の稜線が刃41を形成している。粉砕刃42も、同様に、すくい部45と周面46とで作られる稜線によって形成されている。
【0039】
すくい部43,45を、上述のようにディスク周面から中心方向に切り込まれ、凹湾曲状に切り取られた形状とすると、粉砕された骨片や骨粉がすくい部43,45に溜まらないという利点がある。
【0040】
また、食い込み刃41の後方側を切り取って、食い込み刃41が先のとがった三角形状の先端に形成されている形状とすることにより、粉砕すべき骨に食い込み刃41が食いつきやすくなるという利点がある。
【0041】
この実施例では、ディスク15Lに3つの食い込み刃41を設け、残り3つは小径の回転軌跡を描く粉砕刃42とした。これにより、食い込み刃41の数が多すぎず、ディスク15Lに加わる負荷が大きくなりすぎない。
【0042】
図7に示すように、第1カッタユニット12には、2枚の大径のディスク15Lが備えられているが、これら2枚の大径ディスク15Lにおける各刃の位置は、回転方向に20°ずれた角度位置にされている。よって、2枚の大径ディスク15Lの食い込み刃41は、異なるタイミングで骨に食い込むので、食い込み効率が良い。
【0043】
次に小径のディスク15Sについて、図8Bを参照して説明する。小径のディスク15Sには、回転方向に60°間隔で6つの粉砕刃47が形成されている。これら粉砕刃47も、ディスク15Sの厚み方向の稜線によって構成されている。このため、各粉砕刃47に関連してすくい部48が形成されている。すくい部48は、大径のディスク15Lに形成されたすくい部43,45と同様、周面からディスクの中心に切り込まれ、凹湾曲状に切り取られた形状である。
【0044】
図7に示すように、第1カッタユニット12には小径のディスク15Sが5枚配列されている。5枚の小径ディスク15Sにおいて、図7における右側から左側に向かって、各小径ディスク15Sにおける粉砕刃47の位置は、回転方向に対して10°ずつずれるように、角度位置が変えられている。
【0045】
それゆえ、図7において、右から左へ配列された5枚の小径のディスク15Sの粉砕刃47は、まず右端のディスク15Sの粉砕刃47が骨の粉砕に寄与し、次いで右から2番目のディスク15Sの粉砕刃47が骨の粉砕に寄与し、次いで3番目、4番目、5番目のディスク15Sの粉砕刃47がそれぞれ粉砕に寄与するというように、複数枚のディスク15Sの粉砕刃47が同時に骨の粉砕に寄与するのではなく、複数の小径ディスク15Sの粉砕刃47が、順次骨の粉砕に寄与する。これにより、カッタユニット12全体として見ると、一度にかかる負荷が小さく、小さな駆動力によってカッタユニット12を回転させることができるという利点がある。
【0046】
図9は、第2カッタユニット13の平面図であり、図10Aは図9の矢印Aに沿った矢視図であり、図10Bは図9の矢印Bに沿った矢視図である。
【0047】
第2カッタユニット13には2枚の大径ディスク15Lと、4枚の小径ディスク15Sとが備えられている。大径ディスク15Lの厚みは5mm、小径ディスク15Sの厚みは4mmであり、第1カッタユニット12のディスクと同寸である。また、軸17も、ディスク15の隙間に嵌まり込む第1カッタユニット12のディスクの外周(回転軌跡)に合わせて、小径の軸17Sと大径の軸17Lとを有している。
【0048】
大径のディスク15Lおよび小径のディスク15Sの形状および構成は、基本的に、図8A,図8Bを参照して説明した第1カッタユニット12のディスク15L,15Sと同じである。ただ、同一方向から見た場合、第1カッタユニット12のディスク15と第2カッタユニット13のディスク15とは対称形状である。その他の構成は両ディスク15L,15Sとも同じであるから、同一部分には同一の符号を付してここでの説明は省略する。
【0049】
図11は、側壁9およびその側壁9の内面に突設されたダスタ14の構成を示す平面図であり、図12は、その側面図である。図11,12の側壁9およびダスタ14は、第2カッタユニット13側のものが示されている。側壁9およびダスタ14は、この実施例では、ステンレス鋼の削り出し加工により一体物として構成されている。この理由は、カッタユニット12,13と同様、血液などの侵入する隙間をなくし、洗浄、滅菌が行いやすいからである。
【0050】
ダスタ14の役目は、側壁9の内面とカッタユニット12,13との隙間に骨粒が入り込むのを防止すること、および、粉砕された粉砕骨粒がカッタユニット12,13に付着して回転している場合に、その粉砕骨粒を下方へ落下させることである。このため、図11に示すように、ダスタ14は、平面視において、櫛歯状に突出する凹凸を有する。この凹凸は、第2カッタユニット13のディスク15および軸17に対応づけられていて、ディスク15間に嵌まり込む。
【0051】
さらに、図12に示すように、各ダスタ14は、側壁9の上方から内側斜め下方へ向かって延びる上辺141と、側壁9の下方から内側斜め上方へ向かって延びる下辺142とを有する略二等辺三角形状をしている。そしてその略二等辺三角形状の頂部は、第2カッタユニット13の軸17に対向するように窪んだ円弧状部143となっている。円弧状部143は、太い軸17Lに対応した円弧凹部143Lと、細い軸17Sに対応した円弧凹部143Sとを有している。
【0052】
また、側壁9の底辺は、側面形状が半円形に窪んだ係合凹部51となっている。この係合凹部51をミルケース3に備えられた軸52(図4,図5参照)に嵌め、側壁9およびダスタ14全体を回動させることによって、ミルケース3に対して側壁9およびダスタ14を着脱可能である。
【0053】
図13は、大径のディスク15Lにより骨Xが取り込まれる様子を示す図である。また、図14は、小径のディスク15Sにより骨Xが粉砕される様子を説明するための図である。図13に示すように、ミルケース3の上部へ投入された粉砕すべき骨Xは、大径ディスク15Lの食い込み刃41により、一対のカッタユニット12,13の間へと取り込まれる。と同時に、図14に示すように、取り込まれた骨Xは、互いに内向きに回転される小径ディスク15Sの粉砕刃47により粉砕される。
【0054】
この実施例では、左右のディスクは、異なる回転速度で回転されるから、骨Xを取り込み易く、しかも粉砕し易い。
【0055】
骨Xの取り込み、粉砕時には、第1カッタユニット12および第2カッタユニット13の外側(各カッタユニット12,13と側壁9との隙間)は、ダスタ14が塞いでいるので、この隙間を通って大きな骨片が下方へ落下することはない。さらに、ダスタ14は、その上辺が2つのカッタユニット12,13の中心部に向かって下り傾斜しているので、粉砕すべき骨Xが両カッタユニット12,13の中央部へと導かれる。
【0056】
また、2つのカッタユニット12,13の間を通過して粉砕された骨粒は、その一部がディスク15や刃40(41,42,47)に付着して回転するが、ダスタ14の下り勾配が付けられた下辺とぶつから、かかる粉砕骨粒は上方へ戻ることなく落下する。
【0057】
従って、粉砕処理された骨粒が無駄にならず、すべて容器7へ落下する。
【0058】
図15は、容器7の構成およびその収容構造を説明するための図解的な図である。図15において、右側がボーンミル1の正面であり、容器7を引き出すことのできる方向である。
【0059】
ミルケースの下方には、容器7Bを載せるための載置面61が設けられている。また、ミルケースには、容器7Aを係止する載置面の別の態様としての一対のレール610が設けられている。各容器7A,7Bは、矢印A10で示すように、引き出し可能である。
【0060】
この実施例では、容器7は、底の深い主容器7Aと、浅い受け皿7Bとを有している。一般に、骨の粉砕は、第1カッタユニット12および第2カッタユニット13の間を一度だけ通すことにより粉砕処理すればよいというものではない。一度粉砕した粉砕骨粒を再度第1カッタユニット12および第2カッタユニット13間に供給して、粉砕処理を実施し、これを数回繰返すことで所望のサイジングの骨片が得られる。そのため、底の深い主容器7Aを引き出して、その中に落下した粉砕骨粒を再度ミルケース3の上方から供給する際に、粉砕された骨粒がカッタユニット12,13間から下方へ落下することがある。その落下する骨粒を受け止めるために、受け皿7Bが備えられている。こうすることで、粉砕処理された骨を無駄なく使用することができる。
【0061】
さらに、載置面61およびレール610は、容器7の引き出し方向に、角度θという緩い登り勾配が付けられている。この理由は次の通りである。ボーンミル1を使用するときには、振動が発生する。そのため、載置面61およびレール610を水平にしておいた場合、その上に載せられた容器7Bや、係止された容器7Aは、振動により徐々に引き出し方向に飛び出してくることがある。これを防止するために、容器7の飛び出しを防止するロック機構を設けてもよいが、生体の手術用具であるボーンミルとしては、清掃、滅菌処理を円滑にするためにシンプルな構造の方が好ましい。そこで、容器7の飛び出しロック機構を備えることなく、使用時に容器7が滑り出してこないように、載置面61およびレール610に登り勾配を付けた。
【0062】
図16,図17を参照して、減速ギヤ機構30に備えられた安全装置としてのロック機構について説明をする。この実施例では、蓋5が装着された状態においてのみ、カッタユニット12,13が回転されるようになっている。そのために、蓋5を装着した状態で押し下げられ、蓋5を取外したときには上方へ変位する操作ピン72が設けられている。操作ピン72は、ミルケースの上部開口に関連して設けられている。操作ピン72は、中央支持壁22から右側支持壁23へ連通した操作桿73の端部に取り付けられている。操作ピン72の変位により操作桿73は回動する。操作桿73には大径の第2ギヤ32に嵌合するブレード74が固着されている。操作ピン72が押し下げられ、操作桿73が反時計方向へ回動した状態では、ブレード74は第2ギヤ32から外れる。一方、操作ピン72に外部から力が加わらなければ、操作桿73は、ブレード74の重みにより、時計方向に回動する。また、必要があれば、図解的に示すように、操作桿73を時計方向に弾力付勢するばね71を設けて、ばね71の弾性力で操作桿73を回動させてもよい。操作桿73が時計方向に回動し、操作ピン72が上方へ変位した状態では、ブレード74が第2ギヤ32に嵌合する。そしてこれにより、第2ギヤ32の順方向(反時計方向)への回転が阻止される。従って、ミルケース3に蓋5を被せて、カッタユニット12,13が露出していない状態においてのみ、カッタユニット12,13を互いに内方向に回転させることができる。
【0063】
なお、ブレード74が第2ギヤ32に嵌合した状態において、第2ギヤ32は反時計方向へは回転できないが、時計方向には回転可能な構成としておくことが好ましい。かかる構成は、ブレード74の第2ギヤ32への嵌合のさせ方により、簡単に行うことができる。
【0064】
次に、図18〜図22を参照して、ボーンミル1の使用方法について説明をする。
【0065】
まず図18に示すように、蓋5を取り外し、図19に示すように、粉砕すべき骨Xをミルケース3内へ入れる。次いで、図20に示すように、蓋5を装着する。蓋5に骨Xを下方向へ押し下げるためのつまみ6が設けられている場合には、つまみ6により骨Xを押し下げてもよい。
【0066】
次いで、図21に示すように、動力源としての全密閉式防水型の電動機100を入力軸11に連結する。そして電動機100によって入力軸11を回転させる。
【0067】
全密閉型の防水型の電動機100を用いるのは、ボーンミル1を用いた骨粉砕作業が、手術室等において、手術と並行して行われるからである。手術室に持ち運ぶものは衛生上、滅菌処理を施す必要があるが、前記全密閉型の防水型の電動機100は内部機構に悪影響を与えることなく滅菌処理を施すことができる。
【0068】
なお、電動機100を用いない場合には、図22に示すように、手回しハンドル101を入力軸11に連結して、手動で骨粉砕動作を行ってもよい。
【0069】
上述した実施例に係るボーンミル1では、各ディスクには、6つの刃を形成した例を示したが、ディスク15に形成する刃は1つでもよいし、任意の複数個でもよい。また、1つのカッタユニットに備えられたディスクの枚数は、任意の枚数でよい。ディスクに設けた刃の角度間隔は、刃の個数に対応させて等間隔としてもよいし、ランダムに設定してもよい。ディスクの刃をランダムな角度間隔で設けた場合、カッタユニット全体として見ると、一度にかかる負荷が小さく、小さな駆動力によってカッタユニットを回転させることができる。ディスクの厚みは、粉砕すべき骨粒の大きさと関連するから、粉砕すべき骨粒が10mm程度であれば、ディスクの厚みも10mm程度としてもよい。
【0070】
また、減速ギヤ機構30は必ずしも必要なものではなく、動力源にトルクが大きな電動機を使用する場合には、減速ギヤ機構は省略することも可能である。
【0071】
さらに、駆動源としての電動機を、ボーンミルと一体的に、ボーンミルに結合させた構成としてもよい。
【0072】
この発明は、以上説明した実施例の内容に限定されるものではなく、クレーム記載の範囲内で種々の変更が可能である。クレームの記載に基づいて、この発明は特定される。
【0073】
【実施例】
上述したボーンミル1を用いて、以下のように骨の粉砕を試験した。
【0074】
なお、ボーンミル1の減速ギヤ機構30のギヤ比は1/30、使用した電動機100は京セラ株式会社製のオーソスター手術用電動機を用いた。
【0075】
【実施例1】
方法:人体の股関節より切除した骨頭球の皮質骨を削り取り、骨頭を丸ごと粉砕する。
【0076】
結果:ボーンミル1は一度も停止することなしに骨の粉砕を完了した。粉砕された粉砕骨粒は、直径約5mmで、サイズのよく揃った骨粒となった。粉砕時間は、約30秒であった。
【0077】
【実施例2】
方法:人体の股関節より切除した骨頭球の皮質骨を残したまま、骨頭を丸ごと粉砕する。
【0078】
結果:ボーンミル1は一度も停止することなく骨の粉砕を完了した。直径約5mmで、サイズのよく揃った骨粒を得た。粉砕時間は、約30秒であった。
【0079】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、平行に所定間隔で配列され、その周面に刃が形成された複数枚のディスクと、各ディスクに直交方向に延びる軸とを有する第1カッタユニットと第2カッタユニット、並びに、これら第1カッタユニットの軸および第2カッタユニットの軸を互いに内向きに回転させるための駆動力伝達機構からボーンミルを構成し、さらに該ボーンミルにおいて前記各カッタユニットの軸が略水平方向に平行に配置された第1カッタユニットの複数枚のディスクと、第2カッタユニットの複数枚のディスクとが、交互に隙間に嵌まり合うように位置決めしたことにより、両カッタユニットに粉砕すべき骨を供給すると、骨は互いに内向きに回転されるディスクによりその間に取り込まれ、ディスクの刃が骨に食い込んで骨を砕き、短時間で骨を所望のサイジングに粉砕することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術として、市販されているボーンミルの一例を示す図である。
【図2】本発明の一実施例にかかるボーンミルの外観斜視図である。
【図3】ボーンミルの蓋を取り外し、一対の側壁を開いた状態を示す斜視図である。
【図4】ボーンミルの正面図であり、蓋および手前側側壁が取外され、ギヤボックスのカバーが取外された状態の図である。
【図5】図4に示す状態のボーンミルの平面図である。
【図6】減速ギヤ機構の展開図である。
【図7】第1カッタユニットの平面図である。
【図8】Aは、図7の矢印Aに沿う矢視図である。Bは、図7の矢印Bに沿う矢視図である。
【図9】第2カッタユニットの平面図である。
【図10】Aは、図9の矢印Aに沿う矢視図である。Bは、図9の矢印Bに沿う矢視図である。
【図11】側壁およびその側壁の内面に突設されたダスタの構成を示す平面図である。
【図12】側壁およびその側壁の内面に突設されたダスタの構成を示す側面図である。
【図13】大径のディスクにより骨が取り込まれる様子を示す図である。
【図14】小径のディスクにより骨が粉砕される様子を示す図である。
【図15】容器の構成およびその収容構造を説明するための図解的な図である。
【図16】減速ギヤ機構に備えられた安全装置としてのロック機構を説明するための図である。
【図17】図16の矢印Aに沿う矢視図である。
【図18】ボーンミルの使用方法を説明するための使用手順を示す図である。
【図19】ボーンミルの使用方法を説明するための使用手順を示す図である。
【図20】ボーンミルの使用方法を説明するための使用手順を示す図である。
【図21】ボーンミルの使用方法を説明するための使用手順を示す図である。
【図22】ボーンミルの使用方法を説明するための使用手順を示す図である。
【符号の説明】
3 ミルケース
4 ギヤボックス
5 蓋
9 側壁
11 入力軸
12 第1カッタユニット
13 第2カッタユニット
14 ダスタ
15 ディスク
17 軸
21、22、23 支持壁
30 減速ギヤ機構(駆動力伝達機構)
41、42、47 刃[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bone mill for crushing bone (human bone) taken out from a proper position of a living body into a desired sizing.
[0002]
The bone particles crushed by the bone mill are used as artificial bone spacers or the like to be filled in the prosthetic site in the living body.
[0003]
[Prior art]
Bones, especially human bones, which are the morphological elements that make up the vertebrate skeleton, work together with muscles and serve as the basis for each part of the body. It is also the main organ that maintains the body shape.
[0004]
Such bone structurally has a white periosteum on the surface. Nerves and blood vessels pass through the periosteum, and it is left for nutrition and growth. On the other hand, it is well known that the outer layer of bone is dense (hard and solid) and hard, and the inner layer of bone is spongy and has many gaps.
[0005]
By the way, technical progress in surgical medicine is remarkable. In particular, the performance of artificial biomaterials and prosthetic devices has improved day and night, and the number of people taking advantage of the benefits has reached a tremendous number.
[0006]
However, although conventional artificial biomaterials are not toxic or irritating to living organisms, most of them have no ecological affinity. For this reason, if bone cement is used to fix the prosthetic device to the bone or to fill the gap between the prosthetic device and the bone, there is a safety problem such as adverse effects on the living body due to the heat of polymerization of the bone cement and loosening due to aging. There was an aspect of concern.
[0007]
Therefore, conventionally, bone taken out from an appropriate place in a living body is crushed into a desired size (for example, 4 mm square to 10 mm square), and this is used as a spacer or a filler for filling a gap between the prosthetic device and the bone. The method was taken. According to this method, since human bone is used, it has an affinity for bone, and there is no concern about adverse effects on the living body due to polymerization heat or occurrence of loosening due to secular change.
[0008]
However, in order to turn bones collected from a human body into small bone fragments, the collected bones must be crushed using a hammer or a blade, and there is a drawback that it takes skill and time for the work. In particular, bones collected from a living body are extremely tough, but are hard and hard, and blood vessels, various nerves, and the like are included in the periosteum on the surface, so that the crushing operation is difficult. There is also a problem that the size of the crushed bone fragments is not uniform.
[0009]
Against this background, several bone mills are manufactured and marketed. One commercially available bone mill is shown in FIG. In order to pulverize bone with this bone mill, the bone is first pretreated. That is, a bone collected from a living body is cut into a size of about 3 cm square using a bone saw or the like. The cut bone is inserted into the insertion port of the bone mill shown in FIG. 1 (the insertion port provided in the pushing-out part such as a syringe). Next, the inserted bone is pushed in by hand, and the switch for reciprocating the blade for cutting the bone with the other hand is pressed. As a result, nitrogen gas is injected and the blade operates.
[0010]
However, this bone mill requires a prior work of cutting the bone into a predetermined size in advance. In addition, since the size of the crushed bone particles changes depending on how the bone mill is operated, it takes time to get used to it. Furthermore, it takes 3 to 5 minutes to grind the bone.
[0011]
As another bone mill, there is commercially available one having a mechanism in which a projecting blade is provided on a rotating shaft and bone is pressed against the rotating blade to scrape off the bone.
[0012]
However, the bone mill of this mechanism is cumbersome because you must keep pressing the bone with your hand all the time. In addition, the work time needs about 5 minutes.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the background as described above, and has as its main object to provide a bone mill having a novel mechanism capable of pulverizing bone into a desired sizing in a short time.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a bone mill that is easy to handle and easy to work with.
[0015]
Still another object of the present invention is to provide a bone mill capable of crushing bone without waste.
[0016]
Still another object of the present invention is to provide a bone mill that is easy to clean and sterilize after work.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The bone mill of the present invention has a first cutter unit and a second cutter unit that make a pair. Bone to be crushed is taken in between the first cutter unit and the second cutter unit, and the bone passes through the first cutter unit and the second cutter unit, whereby the bone is crushed.
[0018]
Each cutter unit is provided with a plurality of disks arranged in parallel at predetermined intervals. A blade for crushing bone is formed on the peripheral surface of each disk. The disk of the first cutter unit and the disk of the second cutter unit are positioned so as to fit into the gap alternately. The disks of each cutter unit are rotated inward from each other. For this reason, when the bones to be crushed are supplied to both cutter units, the bones are taken in between them by the discs rotated inward, and the blades of the discs bite into the bones to crush the bones. Then, as the bone passes between the disks of the first cutter unit and the second cutter unit, the bone is crushed by the disks positioned so as to be fitted together.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 2 is an external perspective view of a bone mill according to one embodiment of the present invention. The bone mill according to this embodiment has a
[0021]
A
[0022]
Further, the
[0023]
A reduction gear mechanism, which will be described later, is accommodated in the
[0024]
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the
[0025]
In the
[0026]
With reference to FIGS. 4 and 5, the
[0027]
In each of the first and
[0028]
The pulverized bone particles fall into a
[0029]
The
[0030]
FIG. 6 is a development view of the
[0031]
In this embodiment, the number of teeth of the sixth gear 36 is different from the number of teeth of the
[0032]
The gear configuration of the
[0033]
7 is a plan view of the
[0034]
Referring to FIG. 7, the
[0035]
The
[0036]
Between the plurality of
[0037]
In this embodiment, among the plurality of
[0038]
As shown in FIG. 8A, the large-
[0039]
If the
[0040]
In addition, by cutting the rear side of the
[0041]
In this embodiment, three biting
[0042]
As shown in FIG. 7, the
[0043]
Next, the small-
[0044]
As shown in FIG. 7, the
[0045]
Therefore, in FIG. 7, the crushing
[0046]
9 is a plan view of the
[0047]
The
[0048]
The shapes and configurations of the large-
[0049]
FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the
[0050]
The role of the
[0051]
Furthermore, as shown in FIG. 12, each
[0052]
Further, the bottom of the
[0053]
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the bone X is taken in by the large-
[0054]
In this embodiment, the left and right discs are rotated at different rotational speeds, so that the bone X can be easily taken up and pulverized.
[0055]
When the bone X is taken in and crushed, the
[0056]
In addition, some of the bone particles that have been crushed by passing between the two
[0057]
Accordingly, the crushed bone particles are not wasted and all fall into the
[0058]
FIG. 15 is an illustrative view for explaining the configuration of the
[0059]
A
[0060]
In this embodiment, the
[0061]
Furthermore, the mounting
[0062]
With reference to FIG. 16, FIG. 17, the locking mechanism as a safety device with which the
[0063]
In the state where the
[0064]
Next, with reference to FIGS. 18-22, the usage method of the
[0065]
First, as shown in FIG. 18, the
[0066]
Next, as shown in FIG. 21, a hermetically sealed waterproof
[0067]
The reason why the hermetically sealed waterproof
[0068]
In the case where the
[0069]
In the
[0070]
Further, the
[0071]
Furthermore, it is good also as a structure which couple | bonded the electric motor as a drive source integrally with a bone mill.
[0072]
The present invention is not limited to the contents of the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims. The present invention is specified based on the claims.
[0073]
【Example】
Using the
[0074]
The gear ratio of the
[0075]
[Example 1]
Method: The cortical bone of the head ball removed from the hip joint of the human body is scraped off and the whole head is crushed.
[0076]
Result:
[0077]
[Example 2]
Method: Crush the whole bone head while leaving the cortical bone of the headball resected from the hip joint of the human body.
[0078]
Result:
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first cutter unit and the first cutter unit each having a plurality of discs arranged in parallel at predetermined intervals and having a blade formed on the peripheral surface thereof, and an axis extending in a direction orthogonal to each disc. A bone mill is composed of two cutter units, and a driving force transmission mechanism for rotating the shafts of the first cutter unit and the second cutter unit inwardly. Further, in the bone mill, the shafts of the cutter units are By positioning the plurality of discs of the first cutter unit and the plurality of discs of the second cutter unit, which are arranged in parallel in the substantially horizontal direction, so that they fit alternately into the gap, When the bone to be crushed is supplied, the bones are taken in between by the discs that are rotated inwardly, and the blades of the discs bite into the bones to break the bones It can be milled bone to the desired sizing in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a commercially available bone mill as a prior art.
FIG. 2 is an external perspective view of a bone mill according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a state where a bone mill lid is removed and a pair of side walls are opened.
FIG. 4 is a front view of the bone mill, showing a state where a lid and a front side wall are removed and a cover of a gear box is removed.
FIG. 5 is a plan view of the bone mill in the state shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a development view of a reduction gear mechanism.
FIG. 7 is a plan view of the first cutter unit.
FIG. 8A is an arrow view along the arrow A in FIG. 7; B is an arrow view along arrow B in FIG.
FIG. 9 is a plan view of a second cutter unit.
FIG. 10A is an arrow view along arrow A in FIG. B is an arrow view along arrow B in FIG. 9.
FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a duster protruding from a side wall and an inner surface of the side wall.
FIG. 12 is a side view showing a configuration of a duster protruding from the side wall and the inner surface of the side wall.
FIG. 13 is a diagram showing a state in which bone is taken in by a large-diameter disk.
FIG. 14 is a diagram showing a state in which bone is crushed by a small-diameter disk.
FIG. 15 is an illustrative view for explaining the configuration of the container and the housing structure thereof.
FIG. 16 is a view for explaining a lock mechanism as a safety device provided in the reduction gear mechanism.
17 is an arrow view along arrow A in FIG. 16;
FIG. 18 is a diagram showing a use procedure for explaining a method of using the bone mill.
FIG. 19 is a diagram showing a use procedure for explaining a method of using the bone mill.
FIG. 20 is a diagram showing a use procedure for explaining how to use the bone mill.
FIG. 21 is a diagram showing a use procedure for explaining how to use the bone mill.
FIG. 22 is a diagram showing a use procedure for explaining a method of using the bone mill.
[Explanation of symbols]
3 Mil case
4 Gearbox
5 lid
9 Side wall
11 Input shaft
12 First cutter unit
13 Second cutter unit
14 Duster
15 discs
17 axes
21, 22, 23 Support wall
30 Reduction gear mechanism (drive force transmission mechanism)
41, 42, 47 blades
Claims (10)
各ディスクの中心部を連結し、各ディスクに直交方向に延びる軸と、
前記第1カッタユニットのディスクに形成された刃と、前記第2カッタユニットのディスクに形成された刃との間に粉砕すべき骨が取り込まれるように、前記第1カッタユニットの軸および前記第2カッタユニットの軸を互いに内向きに回転させるための駆動力伝達機構と、
前記第1カッタユニットおよび前記第2カッタユニットを収容するケースと、を備え、
前記第1カッタユニットおよび前記第2カッタユニットは、軸が略水平方向に平行に配置され、前記第1カッタユニットの複数枚のディスクと、前記第2カッタユニットの複数枚のディスクとが、交互に隙間に嵌まり合うように位置決めされており、
前記ケースは、前記第1カッタユニットおよび前記第2カッタユニットの軸の両側を回転可能に支持する一対の支持壁と、前記カッタユニットの軸と平行で、前記支持壁間に取り外し可能に配置される一対の側壁とを有し、
前記一対の支持壁および前記一対の側壁によって、前記第1カッタユニットおよび前記第2カッタユニットの周囲が取り囲まれており、
前記ケース下方には、2つのカッタユニット間を通過することにより粉砕されて落下する骨を受ける容器を引き出し可能に載せるための載置面が設けられ、前記容器は、底の深い主容器と、主容器を受ける受け皿とを含むことを特徴とする、
ボーンミル。A plurality of discs having a first cutter unit and a second cutter unit that are rotatable, each cutter unit being arranged in parallel at a predetermined interval, and having a blade formed on a peripheral surface thereof;
Connecting the center of each disc, a shaft extending in the direction perpendicular to the disk,
A blade formed in the disk of the first cutter unit, such that the bone to be ground between the second cutter unit disk formed blade is taken, the shaft and the said first cutter unit first A driving force transmission mechanism for rotating the shafts of the two cutter units inward each other ;
A case for accommodating the first cutter unit and the second cutter unit,
The first cutter unit and the second cutter unit have shafts arranged in parallel in a substantially horizontal direction, and the plurality of disks of the first cutter unit and the plurality of disks of the second cutter unit are alternately arranged. Is positioned so as to fit in the gap,
The case is disposed between a pair of support walls rotatably supporting both sides of the shafts of the first cutter unit and the second cutter unit, and to be removable between the support walls in parallel with the shaft of the cutter unit. A pair of side walls,
The pair of support walls and the pair of side walls surround the first cutter unit and the second cutter unit,
Below the case, there is provided a mounting surface on which a container for receiving bone that is crushed and dropped by passing between the two cutter units can be pulled out, and the container includes a main container having a deep bottom, Including a saucer for receiving the main container ,
Bone mill.
大径のディスクには、大きな回転軌跡を描く刃が備えられ、
小径のディスクには、小さな回転軌跡を描く刃が備えられていることを特徴とする請求項1記載のボーンミル。Each cutter unit has a small diameter disk and a large diameter disk,
Large diameter discs are equipped with a blade that draws a large trajectory,
2. The bone mill according to claim 1, wherein the small-diameter disk is provided with a blade for drawing a small rotation locus.
れていることを特徴とする請求項1記載のボーンミル。2. The bone mill according to claim 1, wherein the blades of the adjacent disks of each cutter unit are formed at angular positions shifted in the rotation direction.
該ダスタは、側壁に平行に見たときの形状が、側壁内面の上方から斜め下方へ向かって延びる上辺と、側壁内面の下方から斜め上方へ向かって延びる下辺とを有する略二等辺三角形状をし、その頂部は、対向するカッタユニットの軸に沿って円弧状に窪んでいることを特徴とする請求項1記載のボーンミル。Each side wall is provided with a duster that protrudes inward and fits into a gap between a plurality of discs of an opposing cutter unit,
The duster, when viewed parallel to the side wall, has a substantially isosceles triangular shape having an upper side extending obliquely downward from above the side wall inner surface and a lower side extending diagonally upward from below the side wall inner surface. and its apex, Bonmiru of claim 1, wherein the along the axis of the cutter unit facing recessed in an arc shape.
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