JP4945791B2 - 片側骨固定器 - Google Patents

Description

本発明は、片側骨固定器に関するものであり、より具体的には、さまざまな６自由度筋骨格奇形に対し、奇形矯正過程で大ざっぱな操作及び精密な操作の両方によって対処する片側骨固定器に関するものである。

（関連する特許出願に関する申立）
この特許本出願は、２００２年９月１７日に出願され、発明の名称が片側骨固定器である米国特許仮出願第６０／４１１，２９１号、及び２００２年１１月１４日に出願され、発明の名称が片側骨固定器方法である米国特許仮出願第６０／４２６，４３９号に対して３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９による優先権を主張している。上記仮出願は、参照により本明細書に全て組み込まれる。

（発明の背景）
整形外科の医療では、医師が、所定の骨格の傷害又は奇形を外付け骨固定器を用いて直さなくてはならないことがよくある。このような奇形は、急性であることも、慢性であることもあり、短期間で直せることも、長期をかけて直すこともある。これらの骨固定器は、個々の骨片に取り付けられたピン又はワイヤと、外付け構造フレームとを用いて骨片をある程度まで一直線に揃え、又は固定し、傷害の治療や、奇形の矯正を補助するものである。骨固定器を患者に取り付けると、骨固定器は、力を加えて、骨片を医師が定めた形状に維持する。多くの場合、医師は、時間と共に骨片の配置を徐々に調整しなければならず、この場合、６自由度で調整できて、骨片を解剖学上の正しい状態に確実に配置できることが最も望ましい。

筋骨格の奇形を取り扱ういろいろな器機及び方法が当技術分野では公知である。これらの装置は、構造がいろいろであるが、一般に、２つの大きなカテゴリー、すなわち、円環型機器と、片側型機器とに分類される。円環型機器のカテゴリーの一例としては、イリザロフ型システムがある。このイリザロフ型システムは、２つのリングを有しており、この２つのリングは、複数のまっすぐな支柱によって連結されており、これらの支柱は、各支柱の各端部に固定連結部又はヒンジ連結部を備えている。スペースフレームと呼ばれる機器は、２つのリングを有し、この２つのリングは、６つの真っ直ぐな支柱によって連結されており、この６つの支柱は各端部に６脚配列に配置された球継ぎ手を有している。スペースフレームには、例えばスチュワートフレームがある。スペースフレームは、元々のイリザロフの概念が進化したものである。他の具体例には、リングを組み合わせたものを片側機器とみなせるものに取り付けたものがある。このような構造のものは、ハイブリット機器と一般に呼ばれている。

イリザロフ型機器は、矯正する必要がある奇形に基づいて、つまり、特定の患者及びその患者の具体的な奇形に対して組み立てられる。ヒンジ及び支柱を加えて、具体的な事例におけるそれぞれの奇形の度合いに対処するのである。イリザロフ型機器は、各調整がただ一つの奇形の度合いに関係する点で、たびたび、シリアルマニピュレータと呼ばれている。このようなアプローチでは、今現在の奇形に基づいてフレームを組み立てる必要がある。このため、使用法はかなり単純明快であるが、無数ともなりうる複数の形状からなる複雑な一セットとなる可能性がある。スペースフレームは、リングや支柱を異なる大きさのものとすることができるにしても概念的には一つの形状の機器である。スチュアートフレーム型スペースフレームは、６つの支柱のどれをどのように調整しても６自由度すべてが変化してしまう点から、たびたび、パラレルマニピュレータと呼ばれている。この特徴からスチュワートフレーム型の機器は、あまり直感的に使うことができない。奇形を直すための調整を行うユーザーを導くコンピュータプログラムが多くの場合に必要である。

片側型の機器のカテゴリーにはいくつかの機器がある。これらの機器は、基本的に一連の直交二次元ヒンジ又は球継ぎ手からなり、場合によっては、特定の位置に固定できるスライダーからなる。一般に、これらの機器は、骨片を特定の配置に固定するのに使用できるが、その配置を徐々に、かつ、精密に動かすことはできない。なぜならば、この器機の継ぎ手に、各ヒンジ又はスライダーと連結された直接調整用装置がないからである。それどころか、この機器の継ぎ手を緩め、そして、器機上で全体を大きく操作しなければならない。イリザロフ型円環骨固定器と同様に、これらの機器のいくつかは、特定の自由度で動くことができる。これは、一般に伸縮であり、ときとして、ある軸回りの一回転である。しかしながら、これらの機器は、多くの場合に、奇形の特徴しだいで特定の位置で組み立てたり取り付けたりする必要がある。このような要求は、これら機器の使い方を複雑にするものであり、医師が一般に遭遇する奇形の範囲を取り扱うのに複数の形状が必要にもなる。従来技術の機器でその機器が患者に取り付けられている間に６自由度で微調整ができるものはない。

６自由度とは、３つの直交軸に関する移動とその３つの軸のそれぞれの回りの回転とをいう。これら６つの自由度は、一般に、前後、上下、左右、ピッチ、ロール、及びヨーと呼ばれる。

また、スペースフレーム又は片側骨固定器を大きく操作して、奇形した骨片を奇形矯正処置の最初に適切な位置に配置することができる。しかしながら、医師は、奇形を適切に矯正するために、奇形矯正処置の間じゅう、骨固定器の位置を変えることが必要な場合がある。典型的なスペースフレーム及び片側骨固定器は、奇形矯正処置中に医師が骨固定器の位置を調整する必要がある度に患者から外す、すなわち、これらの機器を患者に取り付けたままで緩めて、大きく調整する必要がある。既存の機器のこのような限界の原因の一つは、これらの機器の調整機構では、微調整を行うのに十分な機械的倍率、すなわち、移動範囲が得られないということである。このように骨固定器を所定位置に微調整できないということが、これら骨固定器の有用性を低下させているのである。

必要なのは、６自由度の筋骨格奇形、すなわち、前後方向（ＡＰ）、横方向、及び軸方向のずれ、並びにアンギュレーション（ａｎｇｕｌａｔｉｏｎｓ）又はその任意のサブセットを有する奇形に対処できる機器である。求められている機器は、奇形部に任意の特定の位置（向き）において実用的に配置できなければならず、かつ、同一機器で複数の形態のものを必要とすることなく奇形を解剖学的状態まで低減できなければならない。さらに、この機器は、高い機械的倍率の調整機構を用いて、奇形が深刻な場合には奇形を大きく操作でき、そしてさらに、この機器を患者に取り付けたままで奇形矯正処置中にさらに精密な微調整を施せることができるものでなければならない。

（発明の開示）
本発明は、片側外付け骨固定器を提供するものであり、この骨固定器は、奇形部の大ざっぱ操作及び微調整を６自由度で可能にするものである。本発明が幅広い範囲の奇形に対処するために必要とする骨固定器の形態がたった一つとなりうる。本発明は、優れた機械的倍率の調整機構を含み得る。このシステムには、従来技術に対して重要な利点を提供するものである。その利点とは、６自由度の片側装置であり、この片側装置が、奇形矯正処置中に患者から骨固定器を絶えず外す必要なくあらゆる方向の骨の奇形を粗調整及び微調整の両方で矯正できるということである。

本発明のある面は、支柱アセンブリ及び２つの複合可動継ぎ手を備えた片側骨固定器を提供する。各複合可動継ぎ手は、２つの回転関節を備え、一方の複合可動継ぎ手は、支柱アセンブリの長手方向軸の回りに回転可能であり、第２の複合可動継ぎ手は、支柱アセンブリの長手方向軸に沿って動くことができる。骨固定器は、さらに、骨片装着装置を備えている。この骨片装着装置は、各複合可動継ぎ手に取り付けられている。

本発明の他の面では、片側骨固定器が一つの支柱と２つの複合可動継ぎ手とを備えている。一方の複合可動継ぎ手は、支柱に対して固定されており、３つの回転間接を備えている。第２の複合可動継ぎ手は、２つの回転関節を備え、支柱アセンブリの長手方向軸に沿って移動可能である。この骨固定器は、さらに、骨片装着装置を備えている。この骨片装着装置は、第１及び第２の複合可動継ぎ手のそれぞれに取り付けられている。

本発明の別の面では、片側骨固定器用の複合可動継ぎ手が左巻きヘリカルスプライン、右巻きヘリカルスプライン、及びスラスト座金を備えている。スラスト座金は、左巻きヘリカルスプラインと、右巻きヘリカルスプラインとの間に配置されている。複合可動継ぎ手は、さらに、ヘリカルスプールを備えており、このヘリカルスプールは、右巻きヘリカルスプライン及び左巻きヘリカルスプラインの中をスライドしてもよく、左巻きヘリカルスプライン及び右巻きヘリカルスプラインと回転可能に係合してもよい。複合可動継ぎ手は、さらに、左巻きヘリカルスプライン、右巻きヘリカルスプライン、及びスラスト座金を軸方向に締めている押さえねじを有し、骨片装着装置が骨片に取り付けられているときに減速機構の微調整ができるようにしている。

本発明の特徴は、開示した実施形態の下記の詳細な説明を検討することにより、かつ、図面及び特許請求の範囲を参照することにより、より明確に理解され、かつ、評価されるであろう。

本発明の典型的な実施形態による片側固定器の画像である。 図１の片側固定器の断面Ａ−Ａの画像である。 図１の典型的な片側固定器の等角投影画像である。 典型的な片側骨固定器の他の画像である。 図４ａの片側骨固定器の断面Ｂ−Ｂの画像である。 図２の片側骨固定器の細部Ａの画像である。 図３の細部Ａの断面Ｃ−Ｃの画像であり、本発明の典型的な実施形態による片側骨固定器用の歯車アセンブリを示している。 本発明の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の上面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の等角投影画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の上面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の等角投影画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第１のものの正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第１のものの側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第１のものの上面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第１のものの等角投影画像である。 図１２ｃにおける複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第１のものの断面Ａ−Ａの画像である。 図１２ｂの複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第１のものの断面Ｂ−Ｂの画像である。 図１２ｂの複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第１のものの断面Ｃ−Ｃの画像である。 図１２ｂの複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第１のものの断面Ｄ−Ｄの画像である。 本発明の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第１のものの駆動機構の斜視図である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第２のものの正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第２のものの側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第２のものの上面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手における２つの回転関節のうちの第２のものの等角投影画像である。 図１４ｃの複合可動継ぎ手における２つの回転関節の第２のものの断面Ａ−Ａの画像である。 本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの正面の画像である。 本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの側面の画像である。 本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの上面の画像である。 本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの等角投影画像である。 図１５ｃのピンクラップユニットの断面Ａ−Ａの画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の上面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の等角投影画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの底面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの等角投影画像である。 図１７ｃのベースチューブアセンブリの断面Ａ−Ａの画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの上面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの等角投影画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの正面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの側面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの底面の画像である。 本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの等角投影画像である。 図１９ｃにおける図１６の支柱構造部のヨージョイントの断面Ａ−Ａの画像である。

本発明の典型的な実施形態は、片側外付け骨固定器を提供する。この片側外付け骨固定器は、奇形部の大ざっぱな操作及び微調整を６自由度で行うことを可能にし、骨固定器の機械的倍率を大きくすること及び骨固定器の調整を奇形矯正処置の間じゅう骨固定器を患者から取り外すことなく行うことを可能にする。図１は、本発明の典型的な実施形態による片側骨固定器１００の画像である。図１を参照すると、骨固定器１００は、２つの複合可動継ぎ手１１０、１２０を含んでいる。各複合可動継ぎ手１１０、１２０に取り付けられているのは、ピンクランプ１３０、１４０である。このピンクランプには、奇形矯正処置を受けている骨片に取り付けることができるさまざまな種類のピン（不図示）を入れることができる。複合可動継ぎ手１１０は、延長支柱１６０に取り付けられている。複合可動継ぎ手１２０は、ベース支柱１５０に取り付けられている。延長支柱１６０は、ベース支柱１５０にスライドして出し入れでき、これにより、２つの複合可動継ぎ手１１０、１２０の間の距離を変えることが可能である。図１には、さらに切断線Ａ−Ａが示されている。断面Ａ−Ａの詳細については、図２との関連で後述する。

図２は、図１の片側骨固定器の断面Ａ−Ａの画像２００である。図２を参照すると、ベース支柱２２０が支柱アセンブリの主構造部を形成している。延長支柱２１０は、ベース支柱２２０内をスライドできる。延長支柱２１０及びベース支柱２２０は、角キー２３０によって互いに対して相対的に回転するのを抑えられる。角キー２３０は、ベース支柱２２０にある（不図示の）フライス加工されたスロットに挿入され、かつ、延長支柱２１０にある溝３５０（図３）に保持される。延長支柱２１０のベース支柱２２０に対する延長は、長さ調整装置２７０によって行われる。長さ調整装置２７０は、ベース支柱２２０内に２つの止め輪２６０を使って保持される。長さ調整装置２７０には、ねじ付きロッド２４０がねじ込まれる。ロッド２４０の他端は、堅固なねじ付きの固定インサート２５０、例えば「キーンサート（ＫＥＥＮＳＥＲＴ）」インサート、にねじ込まれる。インサート２５０は、同様に延長支柱２１０にねじ込まれる。ねじ付きロッド２４０は、長さ調整装置２７０にねじ込まれると、所定位置に適当なねじ固定材を用いて固定される。他の実施形態では、ねじ付きロッド２４０を長さ調整装置２７０に一体化してもよい。長さ調整装置２７０の回転により、ねじ付きロッド２４０が堅固なねじ付き固定インサート２５０内を平行移動させられ、それにより延長支柱２１０がベース支柱２２０内を平行移動させられ、その結果、支柱アセンブリが伸縮する。長さ調整装置は、つまみ調整器、又は六角レンチのような工具を用いて回転させることができる。当業者には、画像２００のこの典型的な骨固定器を患者に配置したときに、ベース支柱２２０及び延長支柱２１０を一定位置に固定できることを保証しつつ延長支柱２１０をベース支柱２２０内で移動させるのに、他の機構を利用できることが分かるであろう。このような機構は、ベース支柱及び延長支柱の双方から延びているラジアルピンと両端で係合しているターンバックルに類似したものであってもよく、ターンバックルの長さを調整することにより、延長支柱をベース支柱に対して伸縮させてもよい。

図３は、図１の典型的な片側骨固定器の等角投影画像３００である。図１及び図３を参照すると、この典型的な実施形態では、複合可動継ぎ手１１０がベース支柱１６０に取り付けられており、複合可動継ぎ手１２０が延長支柱１５０に取り付けられている。これら二つの複合可動継ぎ手１１０、１２０は、同一のものである。複合可動継ぎ手１１０、１２０のそれぞれは、２つの回転関節３０２、３０４、３０６、３０８を含んでいる。これら回転関節の軸は、直交している。他の実施形態では、これらの軸が９０度とは異なる角度をなしていてもよい。

複合可動継ぎ手１１０は、本明細書ではリストともいい、延長支柱１６０の軸回りに回転できるが、その軸に沿ってスライドすることはできない。複合可動継ぎ手１２０は、本明細書ではアンクルともいい、ベース支柱１５０の軸に沿ってスライドすることはできるが、その軸回りに回転することはできない。アンクル１２０及びリスト１１０は、共に、それぞれの対応する押さえねじ３１０を締めることにより、それぞれの支柱１５０、１６０に対して所定位置に固定することができる。この典型的な実施形態では、複合可動継ぎ手１１０、１２０の一方の所定構成部分を一定形状に固定するために、アンクル１２０及びリスト１１０が複数の押さえねじ３１０（いくつかは不図示）を含んでいる。これらの押さえねじ３１０は、耐食性鋼（ＣＲＥＳ、又はステンレス鋼）から作られていることが好ましい。当業者には、使用する押さえねじ３１０の正確な大きさ（実寸）が骨固定器の具体的な用途とともに変わることが分かるであろう。同様に、押さえねじ３１０は、医療機器用途に適している他の材料から作られていてもよい。

別の実施形態では、複合可動継ぎ手１１０を、延長支柱１６０の軸に沿ってスライドするが、その軸回りに回転しないように作ることもできる。同様に、複合可動継ぎ手１２０を、ベース支柱１５０の軸回りに回転するが、その軸に沿ってスライドしないように作ることもできる。あるいは、ベース支柱１５０及び延長支柱１６０を互いに相対的に回転するように作り、複合可動継ぎ手１１０及び複合可動継ぎ手１２０をそれぞれ延長支柱１６０及びベース支柱１５０に固定してもよい。

各複合可動継ぎ手１１０、１２０に取り付けられているのは、クランププレート３２０及びクランプボディ３３０である。これらのクランププレート３２０及びクランプボディ３３０には、（不図示の）ピン、又はこの複合可動継ぎ手１１０、１２０を患者の体に取り付けるのに適した他の器機が入る。これらクランププレート３２０及びクランプボディ３３０は、アルミニウム合金＃２０２４又は医療機器用途に適した他の材料から作ることができる。クランププレート３２０は、クランプボディ３３０に４つの押さえねじ３４０を用いて固定されている。各押さえねじ３４０は、これらの押さえねじ３４０が各ピン（不図示）を跨ぐように一組の穴にねじ込むことができる。ある典型的な実施形態では、各ピン（不図示）が円柱形をしており、各ピンの周りに２つの（不図示の）スプリットボール（ｓｐｌｉｔ ｂａｌｌｓ）がある。各スプリットボールは、クランププレート３２０及びクランプボディ３３０の溝の中でクランプ締めされている。スプリットボール（不図示）は、溝に沿ってスライドすることができ、所定平面内でのピンの分散配置及び集中配置の両方を可能にする。

図４ａは、典型的な片側骨固定器５００の別の画像である。図４ｂは、図４ａの片側骨固定器における断面Ｂ−Ｂの画像である。図４ａ及び図４ｂを参照すると、典型的な片側骨固定器５００の画像には、切断線Ｂ−Ｂが示されており、この切断線Ｂ−Ｂは複合可動継ぎ手１２０を切断している。この典型的な実施形態では、断面Ｂ−Ｂ４０１が、複合可動継ぎ手１１０、１２０の両方に共通な細部を描いている。ここでも、複合可動継ぎ手１１０及び１２０は、それぞれ、２つの回転関節４０５、４１０を備えている。このことから、図４ｂは、２つの回転関節４０５、４１０のそれぞれの断面を描いており、特に典型的な歯車減速機構を図示している。図４ｂが煩雑になるのを防ぐために、要素は、たとえ両複合可動継ぎ手４０５、４１０に共通であっても、一度しか符号を付していない。当業者には、回転関節の一方で認められる要素が他方の回転関節にもあることが分かるであろう。

各回転関節４０５、４１０は、左巻きヘリカルスプライン４６０を含んでいてもよい。この左巻きヘリカルスプライン４６０は、内歯の左巻きヘリカルスプラインを有する円筒を含む。左巻きヘリカルスプライン４６０と並んでいるのは、右巻きヘリカルスプライン４２０である。この右巻きヘリカルスプライン４２０は、内歯の右巻きヘリカルスプラインを有する円筒である。左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０を隔てているのは、スラスト座金４４５である。左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０の両方の中でスライドしており、回転可能に係合しているのは、ヘリカルスプール４４０である。ヘリカルスプール４４０は、左巻き及び右巻きの外歯ヘリカルスプラインを有し、これらヘリカルスプラインは、これらが噛み合う部分と同一のねじれ角を有している。左巻きの内歯及び外歯ヘリカルスプラインは、互いに同じ直径ピッチ、歯数、及びねじれ角を有しいなければならない。同様に、右巻きの内歯及び外歯ヘリカルスプラインは、互いに同じ直径ピッチ、歯数、及びねじれ角を有していなければならない。もっとも、左巻きヘリカルスプラインのこれらの特性は、右巻きヘリカルスプラインのこれらの特性と異なっていてもよい。

左巻きヘリカルスプライン４６０、右巻きヘリカルスプライン４２０、及びスラスト座金４４５は、押さえねじ４６５、スラスト座金４７０、スペーサ４３５、菊ナット（溝つきナット）４５０、及びロールピン４２５を用いて軸方向にしっかりと留められている。最初にスラスト座金４７０及びスペーサ４３５が押さえねじ４６５の上に嵌められる。次に、スペーサ４３５が左巻きヘリカルスプライン４６０の座ぐりにはめ込まれる。次に、ヘリカルスプール４４０を左巻きヘリカルスプライン４６０と係合させ、押さえねじ４６５が、左巻きヘリカルスプライン４６０とともにスライドすると、ヘリカルスプール４４０にねじ込まれる。次に、スラスト座金４４５が、左巻きヘリカルスプライン４６０の近くに保持され、右巻きヘリカルスプライン４２０がスラスト座金４４５に当たるまで、座ぐりを反対側に向けた状態でヘリカルスプール４４０に嵌められる。次に、スペーサ４３５が押さえねじ４６５の上に嵌られ、そして右巻きヘリカルスプライン４２０の座ぐりにはめ込まれる。次に、スラスト座金４７０が押さえねじ４６５の上に嵌められ、菊ナット４５０が押さえねじ４６５にねじ付けられ、仕上げ予荷重をかけて、このアセンブリから遊び（ｌａｓｈ）を除去する。次にロールピン４２５が押さえねじ４６５の穴に押し込まれ、菊ナット４５０の溝の１つに位置が合わせられる。

ヘリカルスプライン歯車減速機のアセンブリ、すなわち、左巻きヘリカルスプライン４６０、右巻きヘリカルスプライン４２０、ヘリカルスプール４４０、押さえねじ４６５、及び前述した他の関連部品は、次に、ロールハウジング（ｒｏｌｌ ｈｏｕｓｉｎｇ）４１５のスプリットボア（ｓｐｌｉｔ ｂｏｒｅ）に滑らせるようにしてはめられる。このアセンブリは、２つの押さえねじ４７５を利用することによってスプリットボアの中で軸方向に動かないように保たれている。２つの押さえねじ４７５の一方は、左巻きヘリカルスプライン４６０を締めて固定しており、２つの押さえねじ４７５の他方は、右巻きヘリカルスプライン４２０を締めて固定している。

２つの別々の押さえねじ４７５を利用することにより、グランドリファレンス（ｇｒｏｕｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を固定すること及び／又はヘリカルスプライン歯車減速機アセンブリがロールハウジングに対して相対的に出力することを可能にしている。最初、どちらの押さえねじ４７５も所定位置にあるが、締められてはいない。このような配置では、ヘリカルスプライン歯車減速機アセンブリが自由に回転でき、そしてそれ故に、ロールハウジング４１５内で出力できる。第１の押さえねじ４７５を固定すると、左巻きヘリカルスプライン４６０のロールハウジング４１５に対する回転を完全に防止できる。その上、右巻きヘリカルスプライン４２０は、押さえねじ４６５を回すことによってしか回転できなくなる。第２の押さえねじ４７５を固定すると、右巻きヘリカルスプラインのロールハウジング４１５に対する回転を完全に防止できる。２番目の押さえねじ４７５を固定する理由は、２つある。第１は、さらに調整を行う必要がない場合に、又は、さらに構造的に完全にするために、回転関節を固定できるということである。第２は、左巻きヘリカルスプライン４６０、右巻きヘリカルスプライン４２０、及びヘリカルスプール４４０の長さが限られていることから、ヘリカルスプライン歯車減速機の出力が、減速比に基づく限られた回転角内で作用するということである。出力の回転を増やす必要がある場合には、左巻きヘリカルスプライン４６０を非固定とする一方で右巻きヘリカルスプライン４２０を固定することができる。このような配置により、事実上、押さえねじを戻して、出力の角度範囲が拡大するように、ヘリカルスプール４４０を再配置することができる。

他の実施形態では、個別の押さえねじ４７５を省略することができる。この場合、ヘリカルスプール４４０並びに左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０は、自動的にロックするようなねじれ角を有しているであろう。ヘリカルスプール並びに左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０のねじれ角は、自動的にロックする閾値に近いものであるであろう。この値は、左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０の材質及び大きさにより変化するが、１５から２５度の範囲内となるであろう。この場合、押さえねじ４６５は、ヘリカルスプール４４０にねじ込めるように形成されるが、菊ナット４５０がねじ付ける、すなわち、菊ナットによって保持されるようには形成されない。このような構成により、回転力及び摩擦力が都合のよいものであれば、押さえねじ４６５及びヘリカルスプール４４０は左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０とともに軸方向に移動できるようになる。菊ナット４５０及びロールピン４２５は、押さえねじ４６５がヘリカルスプール４４０に完全にねじ込まれたときに係合する止め輪のような他の形式の軸方向拘束具と置き換えられる。一旦止め輪が係合すると、ヘリカルスプール４４０は、押さえねじ４６５を回すことによってのみさらに軸方向に移動させることができ、この押さえねじ４６５の回転が微調整を可能にする。

押さえねじ４６５が止め輪と係合していない場合、つまり、ヘリカルスプール４４０がらせん状の歯部の間の摩擦以外では左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０の中をスライドしないように軸方向に拘束されておらず、かつ、左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０がもはや所定位置に固定されていない場合には、複合可動継ぎ手４１０に外部から刺激を与えることができ、例えば、振動の力を複合可動継ぎ手４１０に加えることができる。このような場合、この振動の力が、左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０に対してヘリカルスプール４４０が自動的にロックできるようにする小さな摩擦力に打ち勝つことができる。したがって、振動の力を加えたり加えなかったりすることにより、又は、患者に対する片側骨固定器の位置決めに悪影響を及ぼすことなく、ヘリカルスプール４４０と左巻きヘリカルスプライン４６０及び右巻きヘリカルスプライン４２０との間の摩擦力に打ち勝つことができる他の力を加えたり加えなかったりすることにより、複合可動継ぎ手４１０の回転関節を即座に緩めたり締めたりすることができ、ねじ又は類似の機構を締める必要はない。

ヘリカルスプライン歯車減速機のアセンブリがロールハウジング４１５内に組み立てられると、次に、ピッチハウジング４３０が右巻きヘリカルスプラインにねじ付けられて締め付けられ、適当な接着剤又は機械的な保持具を用いて所定位置に固定される。他の実施形態では、ヘリカルスプライン歯車減速機アセンブリをロールハウジング４１５に入れる前にこのような組み立てを行うこともある。ピッチハウジング４３０もまた２つの押さえねじ４８０を有し、この２つの押さえねじ４８０は、ロールハウジング４１５の押さえねじと同様に機能する。この典型的な実施形態では、ロールハウジング４１５が回転関節４０５において作用するのと同じようにピッチハウジング４３０が回転関節４１０において作用する。

ピッチハウジング４３０に組み込んだ回転関節４１０に入っている右巻きヘリカルスプライン４２０の出力端には、クランプアセンブリがねじ付けられている。このクランプアセンブリは、クランププレート（不図示）、クランプボディ４５５、及び４つの押さえねじ（不図示）からなる。右巻きヘリカルスプライン４２０にねじ付けられ、締め付けられているクランプボディ４５５は、クランプボディ４５５及びクランププレート（不図示）の間にクランプ締めされる１つ以上のピンのための不動の基部を与えるものである。

このヘリカルスプライン歯車減速機アセンブリの動作は、極めて簡単である。左巻きヘリカルスプライン４６０をグランド（ｇｒｏｕｎｄ）とみなし、押さえねじ４６５を反時計回りに回した場合、ヘリカルスプール４４０は、軸方向に動いて、押さえねじ４６５の頭部から離れていかなければならない。これは、ヘリカルスプール４４０が押さえねじ４６５にねじ付けられているからである。ヘリカルスプール４４０は、左巻きヘリカルスプライン４６０と回転可能に係合しているので、ヘリカルスプール４４０もまた、ヘリカルスプール４４０及び左巻きヘリカルスプライン４６０の両方に共通な左巻きのねじれ角に応じて反時計回りに回転しなければならない。ヘリカルスプール４４０が右巻きヘリカルスプライン４２０とも回転可能に係合しているので、ヘリカルスプール４４０が左巻きヘリカルスプライン４６０内で、押さえねじ４６５に沿って、移動、回転させられると、ヘリカルスプール４４０及び右巻きヘリカルスプライン４２０の両方に共通な右巻きのらせんの性質から右巻きヘリカルスプライン４２０が反時計回りに回転させられる。

このような動きの最終的な効果は、押さえねじ４６５のねじ山のピッチ、並びに、左巻きヘリカルスプライン４６０、右巻きヘリカルスプライン４２０、及びヘリカルスプール４４０のねじれ角に依存する。有効減速比は、多少大きくなることがある。このような大きな有効減速比により、歯車減速機構を精密に調整することができる。このような精密な調整は、片側骨固定器を奇形した骨片に取り付けるときに行うことがある。回転関節４０５、４１０のうちの一方の位置を簡単に読み取るには、３６０、換言すれば、円の角度数が、減速比の整数倍であることが望ましいことがある。例えば、減速比が７２対１である場合、出力部のスケールに目盛りが７２個あれば、５度単位まで読み取ることができ、入力部のスケールに目盛りが５０個あれば、１０分の１度までの正確な読み取りが可能になる。入力部の目盛りの間を補完すれば、すなわち、副尺を利用すれば、１００分の１度まで正確に読み取れるが、このレベルの精度は、装置の遊びよりもずっと小さく、それ故に必要ではない。それでも、本発明の歯車減速機構は、押さえねじ４６５による骨固定器の位置の非常に精密な調整、従来技術に見られるよりもずっと精密な調整を可能にする。この典型的な実施形態の機構は、軸方向に組み立てられているが、当業者には、同心の機構も同じように機能することが分かるであろう。最もこのような代替形態は組み立てがより困難なことがある。

図５は、図２の片側骨固定器の細部Ａの画像５００である。図６は、図２の細部Ａの断面Ｃ−Ｃの画像６００であり、本発明の典型的な実施形態による片側骨固定器の歯車アセンブリを示している。図４ｂ、図５、及び図６を参照すると、上部回転関節４０５、つまり、支柱アセンブリに取り付けられている複合可動継ぎ手を構成している２つの回転関節４０５、４１０のうちの一方の回転関節は、典型的な骨固定器の支柱アセンブリ回りに回転することができる。このように回転させるために、輪歯車５４０がロールハウジング４１５の上部にある座ぐりに接着されている。両面に１つずつ、直交するように配置された２つのスロットを有する平歯車６１０がオルダム板５３０の一方の半部（ｏｎｅ ｈａｌｆ）にスライド可能に係合している。オルダム板５３０は、２つの歯部を有する円板からなり、２つ歯部は、断面方形であり、両面に直交するように配置されている。オルダム板５３０は、さらに、延長支柱１６０（図１）の面にあるスロットにスライド可能に係合している。平歯車６１０の上面には別のオルダム板５３０があり、このオルダム板５３０は、平歯車６１０にあるスロットにスライド可能に係合している。回転ダイヤル（ｓｐｉｎ ｄｉａｌ）５５０がさらにオルダム板５３０の他方の面にスライド可能に係合しており、かつ、輪歯車５４０の外径に中心が合わせられている。回転スケール５２０は、この装置の上端から見たときの軸アセンブリの回転を示す。回転ダイヤル５５０がさらに平歯車６１０の孔にはめ込まれている。回転ダイヤル５５０のボス部の外径部が、輪歯車５４０と平歯車６１０のピッチ円直径の差の２倍程度に偏心しているので、回転ダイヤル５５０は、平歯車６１０を輪歯車５４０に係合させる。回転ダイヤル５５０が回転すると、平歯車６１０の連続した歯部のそれぞれが輪歯車５４０の連続した歯部のそれぞれと係合する。この結果得られた比は、輪歯車５４０の歯数を輪歯車５４０と平歯車６１０の間の歯数の差で割ったものとなる。ヘリカルスプライン歯車減速機と同様に、３６０、つまり、円の角度数が減速比の整数倍であることが望ましい。

図４ａ、４ｂ、５及び６に関連して上述した議論は、回転関節の歯車減速機構を説明したものである。当業者には、他の実施形態が異なる機構を利用し得ることが分かるであろう。例えば、別の実施形態は、必要なモーメント剛性（ｍｏｍｅｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）次第で向かい合わせに又は背中合わせに配置された一対のころ軸受け（ローラベアリング）アセンブリを含んでいてもよい。この一対のころ軸受けアセンブリは、１つの回転関節をそれに接続されているもう１つの回転関節回りに回転可能とするのに役立つ。この別の実施形態におけるころ軸受けアセンブリは、円錐ころ軸受けである。このような軸受けは、多くの場合、自動車用のホイール軸受けアセンブリに使用されており、大きなモーメント剛性を必要とする用途に大変よく適している。当業者には、他の種類のころ軸受けアセンブリ、例えば、予圧をかけた複列形式又は組合せ形式の簡単なアンギュラ玉軸受けを使用できることが分かるであろう。さらに、より安価で性能が低い場合は、滑り軸受けを使用することができる。

この別の典型的な実施形態では、５つの回転関節の各々がウォームギヤをも穴の中に収容しており、この穴は、ころ軸受けアセンブリを収容している穴に対して垂直であり、かつ、ずれている。ウォームギヤは、２つの止め輪を用いて所定位置に保持されている。軸受けアセンブリの上に積み重ねられているのは歯車であり、この歯車はころ軸受けアセンブリと同じ回転軸を有している。

この別の典型的な実施形態では、５つの回転関節のそれぞれに入っている歯車が外面に面スプライン（ｆａｃｅ ｓｐｌｉｎｅ）を有しており、この面スプラインはロックブッシングにあるもう一つの面スプラインと噛み合っている。ロックブッシングは、内径部に円筒スプライン（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｐｌｉｎｅ）を有しており、この円筒スプラインは回転関節の軸にある円筒スプラインと係合している。ロックナットが回転関節の軸にねじ付けられており、このロックナット、歯車、及びころ軸受けアセンブリを回転関節のボディに締め付けている。ロックナットを締めると、歯車の面スプライン及びロックナットが噛み合って動かなくなる。ロックナットが、回転関節の軸にある円筒スプラインと常に係合している円筒スプラインを有しているので、ロックナットを締めると、実質的に、歯車が回転関節の軸にロックされる。各回転関節に入っている歯車とロックナットとを組み合わせたものにより、各関節を同じような方法で個別にロックすることができる。

ロックされた状態では、歯車と常に噛み合っているウォームギヤを回すと、対応する回転関節の角度位置が調整される。この別の典型的な実施形態では、アレンキーを利用してウォームギヤを回すのに、ウォームギヤに連結されたアレンヘッドを用いる。ウォームギヤと歯車の間のかみ合いは自動的にロックし、戻すことができない。したがって、この実施形態では、ロックが必要ない。もっとも、ロックを希望する場合には、ばね仕掛けの回り止め式ロックを加えることができる。ロックしていない状態では、ロックナットが歯車とロックナットが互いに相対的に回転することを許容する。このように自由に回転するので、対応する関節を迅速に大きく操作して、装置を取り付け、必要に応じて１回の工程で骨の大ざっぱな奇形を減らすことができる。

この別の実施形態では、複合可動継ぎ手が支柱アセンブリに沿ってスライドすることができ、この支柱アセンブリは、さらに別のウォームギヤか、同様なねじ式の調整装置を収容している。支柱は、この滑り継手（スライドする継手）のボディを突き抜けている。ウォームギヤ又はねじ式調整装置により、滑り継手の直線的な高さを調整できる。ある別の実施形態では、この長さ調整手段がラックで構成されており、このラックは、押し出し成形されたアルミニウム管の中に保持されている。アルミニウム管は、蟻継ぎ構造を用いてラックを保持し、ねじを用いてラックが支柱の長さに沿ってスライドすることを防止している。回転を防止するために、２つのガイドレールが利用されている。これらのガイドレールもまた、蟻継ぎ構造を用いて保持されている。さらに、２つのシューが回転関節に挿入されている。この２つのシューは、支柱に沿って移動して、回転関節がガイドレールに沿ってスライドできるように、回転を防止し、かつ、遊びを取り除いている。滑り継手は、さらに、スライダーの大きな動きを防ぐための固定用締め具、すなわちナットを含んでいる。ロックされていないときには、滑り継手を素早く調整することができる。一旦ロックされると、滑り継手は、５つの回転関節で用いているウォームギヤと同様に、かつ、前述したのと同様に、ウォームギヤに取り付けられた六角ナットを含んでおり、この六角ナットにより、滑り継手をラックに沿って微調整することができる。当業者には、この典型的な実施形態のラック・アンド・ピニオン構造に加えて、いろいろ異なったスライド機構を利用できることが分かるであろう。

図７は、本発明の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の画像７００である。図７を参照すると、複合可動継ぎ手７００は、２つの回転関節７１０、７２０を備えている。各回転関節７１０、７２０は、骨固定器の必要とされる形状を正確に確立するために、機構と一体となっている目盛り７３０、７４０を有していてもよい。ロールハウジング７５０及びピッチハウジング７６０は、それぞれ、押さえねじ７７０及び押さえねじ７８０を用いてヘリカルスプラインアセンブリ（不図示）の周りに締め付けられていてもよい。

図８ａは、本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の正面画像８０５である。図８ｂは、本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の側面画像８１０である。図８ｃは、本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の上面画像８１５である。図９は、本発明の他の典型的な実施形態による片側骨固定器の等角投影画像９００である。図８ａ、８ｂ、８ｃ、及び９を参照すると、この実施形態では、本発明が２つの可動継ぎ手８２０、８３０を備えており、これら２つの可動継ぎ手８２０、８３０は、ただ一つの支柱８４０に連結されている。各可動継ぎ手は、２つの回転関節部分８５０、８６０を有しており、一方の可動継ぎ手８２０は、支柱８４０のボディに沿ってスライドすることができる。各可動継ぎ手８２０、８３０は、さらに、支柱８４０にクランプで固定されている。支柱８４０は、支柱８４０の内部部分を支柱８４０の外部部分の内側で動かすことによる直線運動、並びに回転運動を可動継ぎ手８２０、８３０が取り付けられている端部間で行うことができる。２つの可動継ぎ手８２０、８３０は、直交する２自由度の回転運動を可能にする。可動継ぎ手８２０、８３０及び支柱８４０を合わせると、全６自由度の動きが可能である。

図１０ａ〜１０ｃは、それぞれ、本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の正面画像１００５、側面画像１０１０、及び上面画像１０１５である。図１１は、図１１ａ〜１０ｃに図示した本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の等角投影画像１１００である。図１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、及び１１を参照すると、この実施形態では、複合可動継ぎ手１００５、１０１０、１０１５、１０２０、１１００が２つの回転関節１０７０、１０８０及びクランプアセンブリ１０６０から構成されている。第１の回転関節は、本明細書ではロールジョイント１０７０とも呼ばれ、支柱構造部８４０（図８）の主軸に直交する軸回りにプラスマイナス９０度の範囲内の回転運動をもたらす。第２の回転関節は、本明細書ではピッチジョイント１０８０とも呼ばれ、ロールジョイント１０７０の出力部に直接固定されており、このために、ロールジョイント１０７０の回転運動に追従する。ピッチジョイント１０８０は、ロールジョイント１０７０の出力軸に対して直交する軸の回りにプラスマイナス６０度の範囲内の回転運動をもたらす。ピッチジョイント１０８０及びロールジョイント１０７０は、ロールピン１０５０を利用して、互いに固定されている。クランプアセンブリ１０６０が、ピッチジョイント１０８０の出力部にウッドラフキー（半月キー）を利用して取り付けられている。ウッドラフキーは、クランプアセンブリーの断面図、図１５ｅ、に詳細に示されている。

図１２ａは、本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の２つの回転関節１２１０のうちの一方であるロールジョイントの正面画像である。図１２ｂ〜１２ｄは、同じ回転関節の側面画像１２２０、上面画像１２３０、及び等角投影画像１２４０である。図１２ｅは、図１２ｃの複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの一方の断面Ａ−Ａの画像１２５０である。図１２ｆは、図１２ｂの複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの一方の断面Ｂ−Ｂの画像１２７０である。図１２ｇは、図１２ｂの複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの一方の断面Ｃ−Ｃの画像１２８０である。図１２ｈは、図１２ｂの複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの一方の断面Ｄ−Ｄの画像１２９０である。図１２ａから１２ｈまでを参照すると、断面Ａ−Ａは、ハウジング１２５７の図を表しており、このハウジング１２５７は、ロールジョイント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０の構造上の支持部となっており、ロールジョイント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０の全ての内部部品を収容している。ねじ１２５６は、ロールジョイント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０がはめられている支柱８４０（図８ａ）に締め付け荷重を加えており、ロールジョイント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０の支柱８４０（図８ａ）に対する位置を固定するのに用いられている。残りの機構は、ロールジョイント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０を微調整するのに利用される。

滑り軸受け１２５９が駆動軸１２５８をハウジング１２５７の中で支持している。駆動軸１２５８に連結されているのは、オルダム板１２５５である。オルダム板１２５５は、その板の平面から突出している細長い突出部、及び駆動軸１２５８のスロットを利用して駆動軸１２５８にスライド可能に係合している。オルダム板１２５５の反対側に連結されているのは、歯車１２５３である。この歯車１２５３は、駆動軸１２５８と同様に、スロットを有しており、このスロットはオルダム板１２５５の平面から突出している細長い突出部と係合している。この機構は、歯車１２５３及び駆動軸１２５８の間のトルクを、径方向の位置合わせ不良を許容しながら、効率よく伝達する。歯車１２５３の径方向の位置合わせは、カム１２５１により調整される。カム１２５１は、断面が円形であり、回転軸から偏心した軸を有している。この回転軸は、円形突出部によって規定されており、この円形突出部は、つまみ式の調整部１２５４の内側にある。つまみ式調整部１２５４は、カム１２５１のツリーパン（ｔｒｅｅ ｐａｎ）と干渉している。円形突出部自体、つまみ式調整部３４のツリーパンに対し偏心している。このつまみ式調整部３４のツリーパンは、つまみ式調整部１２５４の回転軸をハウジング１２５７に対して調整している。カム１２５１は、固定用ノブ１２５２に固定されており、この固定用ノブ１２５２を回すと、カム１２５１が回転する。カム１２５１の外径部がカム１２５１のツリーパンに対して偏心している度合いは、つまみ式調整部１２５４の内側突出部がつまみ式調整部１２５４のツリーパンに対して偏心している度合いに等しい。このようにカム１２５１の偏心が一致しているので、つまみ式調整部１２５４の偏心を打ち消して歯車１２５３をハウジング１２５７と同心にしたり、カム１２５１のハウジング１２５７に対する偏心の度合いを２倍にして歯車１２５３をハウジング１２５７と接触させることができる。

ハウジング１２５７は内歯を有し、この内歯は歯車１２５３の外歯と等しいピッチを有するが、ハウジング１２５７の歯数は、ハウジング１２５７の全歯数の極く一部の分だけ歯車１２５３の歯数を超過している。この小さな歯数の差は、２つのことを果たす。第１に、この差は、歯車の歯が接触している側で噛み合い、隙間のある側で外れるような隙間を可能にしている。第２に、歯数の差でハウジング１２５７の総歯数を割ったものが歯車減速比である。この種の歯車減速は、サイクロイド減速として公知である。

図１２ｆは、歯車のかみ合いの断面Ｂ−Ｂを示しており、偏心の度合いを示している。同様に、同種の減速は、ハーモニックドライブと呼ばれる装置を用いて実現できる。ハーモニックドライブでは、内側の歯車が柔軟な部材であり、この柔軟な部材は、楕円形の軸受けを用いて、又は楕円の２つの焦点に中心が配置されている２つの軸受けを用いて楕円形に変形されている。この内側の歯車は、楕円の主軸上で歯が噛み合っており、楕円の短軸上で隙間を有している。

ノブ式調整部１２５４の回り止めを行うのに、ボール押さえ（ｂａｌｌ ｄｅｔｅｎｔ）が使用されている。図１２ｇには、断面Ｃ−Ｃが描かれている。つまみ式調整部１２５４は、ボール押さえがある領域において、ツリーパンの内径じゅうにギザギザを有している。このギザギザは、鋼球１２６１と係合する。鋼球１２６１は、エラストマー（ゴム）ボール１２６０を圧縮することによって外方へばね荷重をかけられている。鋼球１２６１及びエラストマーボール１２６０は、共に、径方向に延びる平底穴の中に配置されている。つまみ式調整部１２５４を回転させることにより、エラストマーボール１２６０が押しつぶされ、鋼球１２６１がつまみ式調整部１２５４のギザギザから外れる。

断面Ｄ−Ｄを描いている図１２ｈを参照すると、つまみ式調整部１２５４が正方形断面のワイヤ１２６２を用いてハウジング１２５７に固定されている。ワイヤ１２６２は、つまみ式調整部１２５４の孔に通されて挿入されている。つまみ式調整部１２５４の穴は、ツリーパンの内側の接線となっている。ワイヤ１２６２は、つまみ式調整部１２５４のツリーパンの壁部にある溝に沿うとともに、ハウジング１２５７の壁部にある溝に沿っている。当業者には、つまみ式調整部１２５４をハウジング１２５７に固定するのに、他の方法、例えば止め輪又はスウェージング法を用いることもできることが分かるであろう。

図１２ａから１２ｈまでに関連して上述したロールジョイント１２１０、１２２０、１２３０、１２４０の機械的な動作は、図８ａ、８ｂ、及び８ｃに図示したようにこの別の実施形態を含む他の３つの回転関節と同じである。

図１３は、本発明の典型的な実施形態による可動継ぎ手構造の２つの回転関節のうちの第１の方の駆動機構の斜視図である。つまみ式調整部１３１０が、オルダム板１３２０を介して駆動軸１３３０に連結されている。オルダム板１３２０は、オルダム板の平面から突出している細長い突起部、及び駆動軸１３３０のスロットを利用して駆動軸１３３０にスライド可能に係合している。このような連結機構は、オルダム板１３２０の平面の両側から突出しており、互いに直交している細長い突起部によって実現されている。

図１４ａは、本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第２の方、すなわちピッチジョイントの正面画像１４１０である。図１４ｂは、本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第２の方の側面画像１４２０である。図１４ｃは、本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第２の方の上面画像１４３０である。図１４ｄは、本発明の他の典型的な実施形態による複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第２の方の等角投影画像１４４０である。図１４ｅは、図１４ｃに示した複合可動継ぎ手の２つの回転関節のうちの第２の方の断面Ａ−Ａの画像１４５０である。

図１４ａから１４ｅまでを参照すると、断面Ａ−Ａは、ハウジング１４５５の図を表している。ハウジング１４５５は、ピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０の構造上の支持部となっており、ピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０の全ての内部部品を収容している。ねじ１４６０、１４６５は、２つの領域で締め付け荷重を加えている。第１のねじは、ロールジョイントの出力ボス（不図示）をクランプ締めして、ピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０のロールジョイント（不図示）に対する回転を防ぐ。このようなクランプ締め動作は、安全に固定することを意図しており、かつ、衝撃又は持ち上げ荷重（ｈｅａｖｉｎｇ ｌｏａｄ）を受けて歯車減速機構が逆動することによってピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０が決して動かないようにすることを意図したものである。第２の締めねじは、ピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０の駆動軸１４７０をピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０のハウジング１４５５にクランプ締めする。このクランプ締め動作は、第１のねじクランプ締め動作と同じ理由で行うものであり、具体的には、クランプアセンブリのピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０に対する回転を防止する。駆動軸１４７０は、ハウジング１４５５の中に２つのすべり軸受け１４７５、１４８０を用いて支持されている。ピッチジョイント１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０の他の全ての特徴は、図１２ａから１２ｈまでとの関連でロールジョイントについて説明した特徴と同じである。

図１５ａは、本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの正面画像１５１０である。図１５ｂは、本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの側面画像１５２０である。図１５ｃは、本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの上面画像１５３０である。図１５ｄは、本発明の典型的な実施形態によるピンクラップユニットの等角投影画像１５４０である。図１５ｅは、図１５ｃのピンクラップユニットの断面Ａ−Ａの画像１５５０である。

図１５ａから１５ｅまでを参照すると、ハウジング１５５５は、ピンクランプ１５１０、１５２０、１５３０、１５４０、１５５０の構造上の支持部となっており、駆動軸１４７０（図１４ｅ）にウッドラフキーを用いて連結されている。ウッドラフキーのためのスロット１５８５は、ハウジング１５５０の中にある。２つのクランプスレッド（ｃｌａｍｐ ｓｌｅｄｓ）１５７０がハウジング１５５５に蟻継ぎ構造を用いて保持されている。クランプスレッド１５７０には、蟻継ぎ溝の端部に向けてばね１５７５を用いて予め荷重がかけられており、また、クランプスレッド１５７０が蟻継ぎ溝から滑り出すことが２つのロールピン１５６５で防止されている。一方が右巻きのねじ孔を有し、他方が左巻きのねじ孔を有する２つの支持部材（くさび形止め具、クリート）１５８０が蟻継ぎ溝の真下にある切削部に配置されている。各支持部材１５８０の上端は、切削部から飛び出て蟻継ぎ溝の中まで伸びている。ばね１５７５は、各クランプスレッド１５７０にある小さな円形のボスによって保持されている。円形のボスは、ばね１５７５の内径部にはまっている。ねじ付きロッド１５６０であって一方の端部に右巻きの雄ねじがあり、他方の端部に左巻きの雄ねじのあるものが、ハウジング１５５５の横孔の中に配置されており、支持部材１５８０にねじ込まれている。六角形又は四角形のヘッドがねじ付きロッド１５６０の各端部にあってもよい。ロッド１５６０を回転させると支持部材１５８０がロッドの中心に向けて移動するか、ロッドの端部に向けて異動する。このようにすると、支持部材１５８０が、外側に移動したときに、クランプスレッド１５７０と接触して、クランプスレッド１５７０とハウジング１５５５との間にピン（不図示）をクランプ締めする。支持部材１５８０がねじ付きロッド１５６０の中心の方へ移動すると、ばねがクランプ締めの力を供給する。ばね１５７５によりピン（不図示）が所定位置にカチッとはまることができる。これは、クランプスレッド１５７０及びハウジング１５５５がクランプ締めするくぼみへの導入部として面取りされた端部を有するからである。ばね１５７５は、骨固定器を位置決めして、支持部材１５８０が外側へと移動してピンをハウジング１５５５に確実にクランプ締めするようにねじ付きロッド１５６０を回転させている間、ピンを所定位置に保持する。当業者には、このクランプ構造が本発明の片側骨固定器で使用できる数多くの種類のクランプの候補の一例であることが分かるであろう。

図１６ａは、本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の正面の画像１６１０である。図１６ｂは、本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の側面の画像１６２０である。図１６ｃは、本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の上面の画像１６３０である。図１６ｄは、本発明の他の典型的な実施形態による支柱構造部の等角投影画像１６４０である。図１６ａから１６ｄを参照すると、支柱構造部１６１０、１６２０、１６３０、１６４０は、３つの部品から構成されており、メインボディ１６５０は、トップチューブ１６６０がはめ込まれており、このメインボディ１６５０に対するトップチューブ１６６０の長さ調整に備えている。トップチューブ１６５０には、ヨージョイント（ｙａｗ ｊｏｉｎｔ）１６７０がはめ込まれている。これは、メインボディ１６５０とトップチューブ１６６０とを組み合わせたものに対するヨージョイント１６７０の回転を可能にしている。

図１７ａは、本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの正面の画像１７１０である。図１７ｂは、本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの側面の画像１７２０である。図１７ｃは、本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの底面の画像１７３０である。図１７ｄは、本発明の他の典型的な実施形態によるベースチューブアセンブリの等角投影画像１７４０である。図１７ｅは、図１７ｃのベースチューブアセンブリの断面Ａ−Ａの画像１７５０である。

図１７ａから１７ｅまでを参照すると、スクリューアジャスター１７９０が、支柱のハウジング１７６０内に止め輪１７８０を用いて保持されている。Ｏ−リング１７７０が、支柱のハウジング１７６０の内径部に沿った周溝にはめ込まれており、スクリューアジャスター１７９０の外径部を押しつぶして摩擦を発生させ、スクリューアジャスター１７９０が、衝撃や振動を受けて、後方に動いたり、回転したりすることを防止している。

図１８ａは、本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの正面の画像１８１０である。図１８ｂは、本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの側面の画像１８２０である。図１８ｃは、本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの上面の画像１８３０である。図１８ｄは、本発明の他の典型的な実施形態によるトップチューブアセンブリの等角投影画像１８４０である。

図１８ａから１８ｄを参照すると、トップチューブハウジング１８５０が、トップチューブ１８１０、１８２０、１８３０、１８４０の構造上の主支持部となっている。トップチューブ１８１０、１８２０、１８３０、１８４０に取り付けられているのは、ガイドレール１８９０である。ガイドレール１８９０は、伸ばした量を読みとるための目盛りを付けたスケールを有している。ガイドレール１８９０は、さらに、トップチューブ１８１０、１８２０、１８３０、１８４０がトップチューブハウジング１８５０に対して回転するのを防止する役割を果たしている。ガイドレール１８９０は、トップチューブハウジング１８５０の蟻継ぎ溝にスライドして入っている。ガイドレール１８９０自体、断面が蟻継ぎ形状をしている。また、ガイドレール１８９０は、固定用のロールピン１８８０を有している。トップチューブハウジング１８５０の先端には、中ぐり穴１８４５がある。この中ぐり穴１８４５には、ヨージョイント（不図示）が入る。中ぐり穴１８４５の中には、ヨージョイント（不図示）の駆動軸を回転に関してトップチューブハウジング１８５０に固定するようにキー溝１８９５がある。ヨージョイント（不図示）をロックするには、締め付けねじ１８７０を２つのクランプブッシング１８６０とともに使用する。２つのクランプブッシング１８６０の一方はねじが切ってあり、他方にはクリアランスホールがある。締め付けねじ１８７０を締めると、トップチューブハウジング１８５０の回転がロックされる。

図１９ａは、本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの正面の画像１９１０である。図１９ｂは、本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの側面の画像１９２０である。図１９ｃは、本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの底面の画像１９３０である。図１９ｄは、本発明の他の典型的な実施形態による図１６の支柱構造部のヨージョイントの等角投影画像１９４０である。図１９ｅは、図１９ｃに示した図１６の支柱構造部のヨージョイントの断面Ａ−Ａの画像１９５０である。

図１８ｄ及び１９ａから１９ｅまでを参照すると、ウッドラフキー１９６０がトップチューブハウジング１８５０のスロットに係合している。駆動軸１９７０は、トップチューブ１８４０の先端部にある中ぐり穴１８４５の中に支持されている。ヨージョイントハウジング１９６５は、構造上の主支持部となっており、ヨージョイント１９１０、１９２０、１９３０、１９４０、１９５０の全ての部品を収容している。また、ヨージョイントハウジング１９６５は、上部可動継ぎ手（不図示）、ヨージョイントハウジング１９６５の外径部周りの取付箇所を提供する。ヨージョイントの動作及び機構の説明は、図１２ａから１２ｈに関連して前述したロールジョイントと同一である。

当業者には、典型的な片側骨固定器の部品を耐食鋼（ＣＲＥＳ、又はステンレス鋼）、アルミニウム合金、真鍮、又は医療機器に一般的に使用される他の材料から製作することができることが分かるであろう。

当業者には、本発明が、６自由度での奇形の大ざっぱな操作と微調整とを可能にする片側外付け骨固定器をサポートしていることが分かるであろう。この装置は、支柱アセンブリと、この支柱アセンブリの各端部に１つずつある２つの複合可動継ぎ手を備えていてもよい。複合可動継ぎ手の一方は、それぞれが歯車減速機構を含む２つの回転関節を備え、支柱回りに回転することができてもよい。第２の複合可動継ぎ手は、それぞれが歯車減速機構を含む２つの回転関節を含み、支柱アセンブリの長さに沿って移動することができてもよい。歯車減速機構は、骨固定器の粗調整及び微調整を可能にするヘリカルスプラインアセンブリを含んでいてもよい。

Claims (23)

1. 第２の骨部分に対する第１の骨部分の調整のための片側固定器であって、
   第１及び第２の端部、及び縦方向の支柱軸を有し、前記支柱軸に沿って伸縮自在に調整可能な支柱と、
   前記支柱の第１の端部、及び第１の骨取付装置に連結される第１の複合可動継手であって、第１の歯車機構を含み、前記第１の歯車機構は、前記第１の骨取付装置が第１の骨部分に係合されている間、互いに及び前記支柱軸に概ね直角な第１及び第２の軸に対する前記第１の骨取付装置の直線運動及び回転運動を制御するように作動可能である、第１の複合可動継手と、
   前記支柱の第２の端部、及び第２の骨取付装置に連結される第２の複合可動継手であって、第２の歯車機構を含み、前記第２の歯車機構は、前記第２の骨取付装置が第２の骨部分に係合されている間、前記第２の骨取付装置の直線的な調整及び回転の調整を制御するように作動可能である、第２の複合可動継手と、
   を備え、
   前記第１の複合可動継手は、前記支柱軸に関して回転可能である、固定器。
2. 前記支柱は、伸縮自在に連結された第１及び第２の部材を含む、請求項１に記載の固定器。
3. 前記支柱は、前記第１及び第２の部材の間の相対的な回転を制御するように作動可能なキーを含む、請求項２に記載の固定器。
4. 前記支柱は、前記支柱軸に沿った前記支柱の直線的な調整を制御するように作動可能なリニアアクチュエータを含む、請求項１に記載の固定器。
5. 前記第１の歯車機構は、スラストワッシャによって分離されたヘリカルスプラインの第１の対を含む、請求項１に記載の固定器。
6. 前記第１の歯車機構は、前記ヘリカルスプラインの第１の対を軸方向にクランプし、且つ前記第１の軸に関する直線的な調整及び回転の調整を可能にする第１の押えねじを含む、請求項５に記載の固定器。
7. 前記第１の歯車機構は、ヘリカルスプラインの第２の対と、前記第２の軸に関する直線的な調整及び回転の調整を可能にする第２の押えねじとを含む、請求項６に記載の固定器。
8. 前記第１の歯車機構は、前記ヘリカルスプラインの第１の対の間にスラストワッシャを含む、請求項６に記載の固定器。
9. 前記第１の歯車機構は、前記スプラインの第１の対の各々の中でスライドし、且つ前記スプラインの第１の対の各々に回転可能に係合されるヘリカルスプールを含む、請求項８に記載の固定器。
10. 前記スプラインの第１の対は、左側ヘリカルスプライン及び右側ヘリカルスプラインを含む、請求項８に記載の固定器。
11. 前記第１の歯車機構は、オルダム板に連結された平歯車、及び輪歯車を含む、請求項１に記載の固定器。
12. 前記第１の歯車機構は、前記オルダム板に係合された回転ダイヤル、及び回転スケールを含む、請求項１１に記載の固定器。
13. 前記第２の複合可動継手は、前記支柱軸に関して回転可能である、請求項１に記載の固定器。
14. 前記第２の複合可動継手は、前記支柱軸に対してスライド可能である、請求項１に記載の固定器。
15. 第２の骨部分に対する第１の骨部分の調整のための片側固定器であって、
    縦方向の支柱軸、及び第１及び第２の端部を有し、且つ前記支柱軸に沿って調整可能な長さを有する支柱と、
    前記支柱軸に対して概ね直角な第１の回転軸を定める第１の回転関節であって、前記支柱の第１の端部に連結された第１の回転関節と、
    前記第１の回転軸及び前記支柱軸に対して概ね直角な第２の回転軸を定める第２の回転関節であって、前記第１の回転関節、及び第１の骨取付装置に連結された第２の回転関節と、
    前記支柱の第２の端部に連結され、且つ前記第１の回転軸と概ね平行な第３の回転軸を定める第３の回転関節と、
    前記第３の回転関節、及び第２の骨取付装置に連結された第４の回転関節であって、前記第２の回転軸と概ね平行な第４の回転軸を定める第４の回転関節と、
    を備え、
    前記第１、第２、第３、及び第４の回転関節の各々は、前記第１及び第２の骨取付装置が前記第１及び第２の骨部分に係合されている間、それぞれの第１、第２、第３、及び第４の回転軸に関する回転運動及び直線運動を調整するように作動可能な対応する歯車機構を含む、固定器。
16. 前記第１の回転関節は、前記支柱に回転可能に連結され、且つ前記第３の回転関節は、前記支柱にスライド可能に連結される、請求項１５に記載の固定器。
17. 前記支柱は、第１及び第２の支柱部材を含み、前記第１の支柱部材は前記第２の支柱部材にスライド可能に連結される、請求項１５に記載の固定器。
18. 前記第１及び第２の支柱部材の間の相対的な回転を防止するキーを更に含む、請求項１７に記載の固定器。
19. 前記第１及び第２の支柱部材は回転可能に連結される、請求項１７に記載の固定器。
20. 第２の骨部分に対する第１の骨部分の調整のための片側固定器であって、
    縦方向の支柱軸、及び第１及び第２の端部を有し、且つ前記支柱軸に沿って調整可能な長さを有する支柱と、
    前記支柱の第１の端部に連結された第１の複合可動継手であって、前記第１の骨部分に係合可能な第１のクランプに連結され、且つ互いに及び前記支柱軸に対して概ね直角な第１及び第２の軸に関する回転及び平行移動を制御するように作動可能な第１の歯車機構を含む、前記第１の複合可動継手と、
    前記支柱の第２の端部に連結された第２の複合可動継手であって、前記第２の骨部分に係合可能な第２のクランプに連結され、それぞれ前記第１及び第２の軸と概ね平行な第３及び第４の軸に関する回転及び平行移動を制御するように作動可能な第２歯車機構を含む第２の複合可動継手と、
    を備え、
    前記第１の複合可動継手は、前記支柱軸に関して回転可能であり、且つ、前記第２の複合可動継手は前記支柱軸に対してスライド可能である、固定器。
21. 前記第１の歯車機構は、第１及び第２の歯車装置を含み、前記第１及び第２の歯車装置の各々は、前記第１及び第２の軸に関して回転及び平行移動をそれぞれ制御するように作動可能である、請求項２０に記載の固定器。
22. 前記第２の歯車機構は、第３及び第４の歯車装置を含み、前記第３及び第４の歯車装置の各々は、前記第３及び第４の軸に関して回転及び平行移動をそれぞれ制御するように作動可能な請求項２１に記載の固定器。
23. 前記第１、第２、第３、及び第４の軸は、前記支柱軸から位置がずれている、請求項２０に記載の固定器。

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