JP4517130B2 - 創外固定具、創外固定具のリング及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は創外固定具、創外固定具のリング及びその製造方法に関するものである。

従来から骨折などの治療を行うために骨折部または骨形成部を外側から固定することで大掛かりな手術を伴わずに患部を治療するために創外固定具が用いられている。この創外固定具は環状のリングを骨折部または骨形成部の周囲に配置するとともに、リングにリングクランプを着脱自在に取り付け、このリングクランプに設けたワイヤーポストでワイヤーを支持し、ワイヤーを骨に貫通させて使用するものである。使用にあたってはワイヤーに張力を付与してリングの複数の方向から折れた骨を適正な位置に保持して、例えば上下で支持するようにしている。

ところで前述した各ワイヤーは予め骨折部に貫通させた状態で張力を付与し、その位置でワイヤーポストに固定するとともに、リングクランプをリングに締め付ける構造であるため、リングには大きな荷重がかかる。

また、この創外固定具は患者が装着したままリハビリ等を行えるように軽量化される要請もあり、従来からその形状や材質に様々な提案がされている。例えば、前述したリングを製造する場合にはスリーブ（組紐）と一方向繊維を用いて、これらを型内にセットし、樹脂を充填して成形される断面I形状のリング等が用いられ、強度を確保しながら軽量化を図るような提案がされている。（特許文献１参照）
特許第３３０７６５１号公報

しかしながら、上記従来の創外固定具においては、前記リングを製造するにあたりスリーブ状に形成された樹脂含浸繊維の両端を重ね合わせて型成形する関係で、リングの周囲に接続部分が一箇所形成されてしまうため、この部分に応力が集中して破損し易くなるという問題がある。

すなわち、ワイヤーに張力を付与した状態で直径方向を複数のリングクランプによって締め付ける場合にリングが偏った変形をせず、この応力に対抗することが望ましいが、樹脂含浸繊維の両端部の重なり合った部分が一箇所に集中しているため、リングに偏って応力がかかってしまい骨折部または骨形成部を均等に保持できないという課題がある。

そこで、この発明はリングに作用するワイヤーからの応力が、リングの外表面を構成する被覆部の重ね合わせた部分に集中せず、リングの耐久性を向上させることが出来る創外固定具を提供する。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、骨折部または骨形成部の周囲にリングを配置し、前記リングにリングクランプを着脱自在に取り付け、リングクランプに設けられたワイヤーポストにワイヤーを保持し、前記ワイヤーを骨に挿通して骨折部を固定する創外固定具において、前記リングを樹脂含浸繊維により形成されたコア部と、樹脂含浸された繊維織布で形成された前記コア部の上面側と下面側とで覆う一対の被覆部とで構成し、前記上側の被覆部の接続部と前記下側の被覆部の接続部との配置位置をずらして設定することを特徴とする。

このように構成することで、骨折部固定時にワイヤーから及ぼされる荷重による応力をリングの一箇所に集中させず分散させることができる。

請求項２に記載した発明は、前記上側の被覆部と前記下側の被覆部は共に樹脂含浸された繊維織布を繊維方向がバイアス方向となるように裁断しテープ状に形成されたことを特徴とする。

このように構成することで、リングの周方向に沿う方向に対して角度をもって各繊維を配置できる。

請求項３に記載した発明は、骨折部または骨形成部の周囲に配置され、リングクランプが着脱自在に取り付けられ、このリングクランプに設けられたワイヤーポストを介して骨に挿通させたワイヤーからの荷重を受ける創外固定具のリングにおいて、樹脂含浸繊維により形成されたコア部と前記コア部の上面側と下面側とを覆う上側の被覆部と下側の被覆部とで構成し、前記上側の被覆部の接続部と前記下側の被覆部の接続部との配置位置をずらして設定したことを特徴とする。

このように構成することで、骨折部固定時に生じるワイヤーからリングに作用する応力を一箇所に集中させず荷重を分散させることができる。

請求項４、５に記載した発明は、請求項３に記載した創外固定具のリングの製造方法であって、上型の環状のキャビティと下型の環状のキャビティの各々に、樹脂含浸された繊維織布をバイアス方向に裁断した被覆部を各々載置し（さらに硬化し）、これら被覆部の各接続部を上型と下型とでずらして設定し、次いで樹脂含浸繊維により形成された前記コア部材を上型と下型の被覆部上に各々載置した後、型締めしてプレス成形により製造することを特徴とする。

このような製造方法にすることで、上側の被覆部と下側の被覆部を各々載置し（さらに硬化し）、その後上側接続部と下側接続部をずらして設定することができる。

請求項１に記載した発明によれば、骨折部固定時に生じるワイヤーから及ぼされる荷重による応力をリングの一箇所に集中させず分散させることができるため、リングの偏った応力分布を防ぎ耐久性を向上させることができる。

請求項２に記載した発明によれば、リングの周方向に沿う方向に対して角度をもって各繊維を配置できるため、リングの曲げ、捩り変形に対して方向性なく対応でき、リングの強度剛性を向上させることができる。

請求項３に記載した発明によれば、骨折部固定時にワイヤーからリングに及ぼされる荷重による応力をリングの一箇所に集中させず分散させることができるため、リングの偏った応力分布を防ぎ耐久性を向上させることができる。

請求項４に記載した発明によれば、上側の被覆部と下側の被覆部を各々載置し、その後上側接続部と下側接続部をずらして設定することができる。請求項５に記載した発明によれば、請求項４の効果を奏した上で、さらに成形品にかかる圧力が不十分、不均一にならず良好な表面を得ることができる。また、骨折部固定時にワイヤーから及ぼされる荷重による応力をリングの一箇所に集中させず分散させることができる。

次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、創外固定具１は骨２の骨折部３の周囲に配設されるリング４を備えている。このリング４にはリングクランプ５が着脱可能に取り付けられている。

図３、図４に示すように、リングクランプ５は矩形のベース部６とクランプ部７が連結ピン８によって保持されている。すなわち、ベース部６の下面からクランプ部７の下面に向かって連結ピン８のピン孔８ａが設けられており、連結ピン８はクランプ部７の下面でネジ８ｂを介し固定されるとともに、ベース部６のピン孔８ａ内周壁に図示しない係止部を設け、スライド可能に挿入されている。そして、リング４を保持するためにベース部６とクランプ部７にクランプ凹部９，１０が形成され、各々のクランプ凹部９，１０によってリング４を締め付け、或いは締め付けを解除する方向に保持するものである。尚、各クランプ凹部９，１０はリング４の外周縁１２と内周縁１３の形状に沿って断面弧状に形成されている。

クランプ部７にはポスト支持孔１４と、これに連設される割りスリット１５が設けられ、割りスリット１５によってこのポスト支持孔１４を縮径可能にしている。すなわち、クランプ部７からベース部６に向かって連結ピン８に沿う方向に挿通された締結ボルト１６を締め付けることにより、前述したポスト支持孔１４の径を小さくしてワイヤーポスト１７を締め付けられるようになっている。

ワイヤーポスト１７は、前述したポスト支持孔１４にスライド可能に挿入される軸部１８と、この軸部１８の上部に設けた断面コの字状の保持部１９とを備え、保持部１９の縦壁に設けられたピン孔２０，２０にピン２１を挿通することによりワイヤーブラケット２２がピン２１を軸として回転自在に固定されるようになっている。

ワイヤーブラケット２２は、ワイヤー挿通孔２３を備えるとともに、前述したピン２１を挿入する孔２４を備えたもので、ワイヤー挿通孔２３に交差する方向にネジ孔２５が設けられ、このネジ孔２５に螺合するワイヤー取付け用のネジ２６によってワイヤー２７をワイヤーブラケット２２に締め付けるようになっている。

したがって、まず患部の周囲にリング４を配置して、図２に示すリング４の周縁１１にリングクランプ５のクランプ凹部９，１０を係止するとともに、ワイヤーポスト１７の軸部１８をポスト支持孔１４に挿入し、更にワイヤーブラケット２２をワイヤーポスト１７の保持部１９にピン２１によって取り付けた状態にしておく。この状態で予め骨２に挿通されたワイヤー２７の各端部を、ワイヤーブラケット２２のワイヤー挿通孔２３に挿入した状態でワイヤー２７の両端に図示しない引張装置によって張力を付与しておく。これにより、張設された各ワイヤー２７によってワイヤーポスト１７の軸部１８のリングクランプ５に対する挿入位置が変動し、且つリングクランプ５がリング４に対して適正な位置に移動する。そして、締結ボルト１６を締め付けるとともに、ワイヤーポスト１７のワイヤー取り付け用のネジ２６を締め付ければ複数のワイヤー２７によって骨折部３は確実に固定される。

ここで、図２、図５に示すように、リング４は上側の被覆部２９と下側の被覆部３０とでコア部３１を挟み込んで断面略小判状形成されたものである。これにより特許文献１などの従来技術のＩ型断面に比して、リングクランプをロープロファイルにでき、Ｘ線撮影時に患部を隠してしまうクランプ投影面積を極小に抑えることができる。各被覆部２９，３０は樹脂含浸された繊維織布で形成されたもので、その繊維の配置方向はリング４の周方向に沿ってお互いに交差する方向（バイアス方向）に配置されていて、外周縁１２と内周縁１３とで各々上側の被覆部２９と下側の被覆部３０とが接合されて構成されている。

ところで、コア部３１はＵＤプリプレグ３２を重ね合わせて形成されている。このＵＤプリプレグ３２は、具体的には樹脂含浸繊維の繊維方向をリング４の周方向に揃えたものによって形成されている。そして、このコア部３１を上下から挟み込むようにして上側の被覆部２９と下側の被覆部３０とで覆うが、各被覆部２９，３０は端部を接続部３３，３４で互いに重なり合わせて環状にしてある。具体的には、上側の被覆部２９にはリング４の周方向のある一箇所に上側接続部３３が設けられ、また下側の被覆部３０にも上側の被覆部２９と１８０度位置をずらした部位に下側接続部３４が設定されている。リング４表面やクランプ凹部９，１０は必要に応じてサンドブラストなどによる表面粗化処理を施してもよい。この処理でリングクランプ５のリング係止力が向上することができる。上下被覆部２９，３０及びコア部３１を形成する繊維には、特に限定はなく、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維、炭素珪素繊維、ホウ素繊維、天然繊維、ステンレススチール繊維などを使用することができるが、高強度、高剛性、軽量性のほかにＸ線透過性などを考慮すると炭素繊維が好ましい。上下被覆部２９，３０及びコア部３１を構成する樹脂には、特に限定はなく、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂、ビスマレイミド樹脂などを使用することができるが、手術で使用されるまえ創外固定具に施されるＥＯＧ、プラズマ、オートクレーブなどによる減菌処理に対応できることが必要であり、特にオートクレーブ減菌では高温、高湿度環境で処理されるため特願平１０−３７０５０６で開示されているようなエポキシ樹脂が好ましい。

次に、リング４の製造方法について説明する。図６に示すように、コア部３１となる部分を製造するにあたり、リング４内径相当の金属マンドレル３５を準備し、その表面に離型紙を離型処理面がＵＤプリプレグ３２（三菱レイヨン（株）製ＨＲ４０と特願平１０−３７０５０６記載の樹脂で構成）と接する様に巻き回す。次に、離型紙の上からＵＤプリプレグ３２を締め付けながら巻付ける。所定量巻付けて形成されたＵＤプリプレグ３２の筒をキャビティ深さの１/２に相当する厚みで環状に切断する。

一方、上側の被覆部２９と下側の被覆部３０は図７に示すようにクロスプリプレグ３６によって形成される。クロスプリプレグ３６とは繊維をある一定の幅で編込んだものに樹脂を含浸したもので、本実施形態では、クロスプリプレグ３６として平織（クロス：３Ｋ、三菱レイヨン（株）製パイロフィルクロスＴＲ３１１０に特願平１０−３７０５０６記載された樹脂を含浸したもの）、綾織（２×２、クロス：１２Ｋ、三菱レイヨン（株）製パイロフィルＨＲ４０を綾織したものに特願平１０−３７０５０６記載された樹脂を含浸したもの）した２枚を重合して用い、それを長手・幅方向の繊維方向がバイアス方向（±４５度）となるテープ状の部材２８に裁断する（図７に実線で示す）。この裁断幅Ｄはリング４の外周縁１２から内周縁１３に至る距離に設定されている。

図８、図９に示すように、上型３７のキャビティ４１内に離型剤を塗布した後、前述した裁断された３枚（２種）のクロスプリプレグ３６を平織したものを１層目、綾織したものを２，３層目として、キャビティ４１内に積層し、両端部を重ね合わせた上側接続部３３をある一定の位置、例えば図８（ａ）で示すと上側位置で重ね合わせて接続する。一方、図８（ｂ）に示すように下側にも同様に、３枚のクロスプリプレグ３６を下型３８のキャビティ４２に積層し、今度は下側接続部３４を下側位置に設定する。したがって、上側接続部３３と下側接続部３４とが１８０度ずれた位置となる。また、この時点で脱気、バギングし、オートクレーブにて各被覆部２９，３０を加熱硬化する（８０℃×３０分→１２０℃×３０分→１８０℃×５時間、昇温２℃／分、降温：除冷）。これは、被覆部２９，３０とコア部３１を一括プレス成形すると圧力が不十分、不均一となり良好な表面が得られないためである。

次に、図１０に示すように、前述した環状に切断されたＵＤプリプレグ３２の上型３７と下型３８とに対応する各コア部材３９’，４０’を上型３７のキャビティ４１と下型３８のキャビティ４２に各々積層、脱気しながら各コア部材３９’，４０’を積層した後、約６０℃にセットした上型３７と下型３８とで圧縮しながら余分な耳の部分を切り取りながら重量調整する。

次に、図１１に示すように、図１０において材料を充填した上型３７、下型３８を型締めしてプレス成形する。（８０℃×３０分→１２０℃×３０分→１８０℃×５時間、昇温２℃／分、降温：除冷、ゲージ圧：４０ｋｇｆ／ｃｍ^２）

そして、図１２に示すように、型開きをすれば上側コア３９と下側コア４０がコア部３１として一体化し、その周囲を上側の被覆部２９と下側の被覆部３０で覆われたリング４が形成されることとなる。この時、リング４は図２に示すように、上側の被覆部２９の接続部３３と下側の被覆部３０の接続部３４が互いに１８０度の位置関係になっている。

したがって、このリング４によれば、前述した２つの接続部３３、３４が集中しておらず、互いに分散されて一致しないように配置されているため、ワイヤー２７によって張力が加わり、この張力によってリング４に対して力が作用しても、従来のように一箇所の接続部に応力が集中することがなく、従ってリング４は偏った変形せず耐久性を向上できる。

尚、この発明は上述した実施の形態ではワイヤー２７により張力を付与し、上下で支持する場合について説明したが、骨端部にワイヤー、骨幹部にはハーフピンを用い、骨２を固定してもよい。前述した実施形態では創外固定具により骨折部３を固定させて使用しているが同様の方法で骨形成部を固定させてもよい。また、前述した実施形態では、上側の被覆部２９と下側の被覆部３０とに各々１箇所ずつの接続部３３，３４を設け、これら接続部３３，３４を１８０度ずらした場合を例にして説明したが、上側の被覆部２９と下側の被覆部３０の接続部を各々２箇所設け、上側の接続部と下側の接続部とを９０度ずらして設定する等種々の態様が採用可能である。

本発明の実施形態の斜視図である。 本発明の実施形態のリングの斜視図である。 本発明の実施形態のリングクランプ、ワイヤーポスト及びワイヤーブラケットの斜視図である。 本発明の実施形態のリングクランプを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の実施形態の図２のＡ−Ａ線に沿う部分を切断した斜視図である。 本発明の実施形態のＵＤプリプレグによるコア部形成過程の斜視図である。 本発明の実施形態のクロスプリプレグの平面図である。 本発明の実施形態の上型と下型の展開平面図である。 本発明の実施形態の製造工程を示す。 本発明の実施形態の製造工程を示す。 本発明の実施形態の製造工程を示す。 本発明の実施形態の製造工程を示す。

符号の説明

１…創外固定具
２…骨
３…骨折部
４…リング
５…リングクランプ
１７…ワイヤーポスト
２７…ワイヤー
２９…上側の被覆部
３０…下側の被覆部
３３…上側接続部
３４…下側接続部
３１…コア部
３７…上型
３８…下型
４１…キャビティ
４２…キャビティ

Claims (5)

1. 骨折部または骨形成部の周囲にリングを配置し、前記リングにリングクランプを着脱自在に取り付け、前記リングクランプに設けられたワイヤーポストにワイヤーを保持し、前記ワイヤーを骨に挿通して前記骨折部を固定する創外固定具において、前記リングを樹脂含浸繊維により形成されたコア部と、樹脂含浸された繊維織布で形成された前記コア部の上面側と下面側とを覆う一対の被覆部とで構成し、前記上側の被覆部の接続部の配置位置と前記下側の被覆部の接続部との配置位置とをずらして設定することを特徴とする創外固定具。
2. 前記上側の被覆部と前記下側の被覆部は共に樹脂含浸された繊維織布を繊維方向がバイアス方向となるように裁断したテープ状物で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の創外固定具。
3. 骨折部または骨形成部の周囲に配置され、リングクランプが着脱自在に取付けられ、このリングクランプに設けられたワイヤーポストを介して前記骨に挿通させたワイヤーからの荷重を受ける創外固定具のリングにおいて、樹脂含浸繊維により形成されたコア部と前記コア部の上面側と下面側とを覆う上側の被覆部と下側の被覆部とで構成し、前記上側の被覆部の接続部と前記下側の被覆部の接続部との配置位置をずらして設定したことを特徴とする創外固定具のリング。
4. 請求項３に記載した創外固定具のリングの製造方法であって、上型の環状のキャビティと下型の環状のキャビティの各々に、樹脂含浸された繊維織布を繊維方向がバイアス方向となるようにテープ状に裁断した被覆部を環状のキャビティに沿わせて各々載置し、これら被覆部の各接続部を上型と下型とでずらして設定し、次いで樹脂含浸繊維により形成された前記コア部材を上型と下型の被覆部上に各々載置した後、型締めしてプレス成形により製造することを特徴とする創外固定具のリングの製造方法。
5. 請求項３に記載した創外固定具のリングの製造方法であって、上型の環状のキャビティと下型の環状のキャビティの各々に、樹脂含浸された繊維織布を繊維方向がバイアス方向となるようにテープ状に裁断した被覆部を環状のキャビティに沿わせて各々載置、硬化し、これに被覆部の各接続部を上型と下型とでずらして設定し、次いで樹脂含浸繊維により形成された前記コア部材を上型と下型の被覆部上に各々載置した後、型締めしてプレス成形により製造することを特徴とする創外固定具のリングの製造方法。
   
   
   
   

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