JP5255956B2 - ブローチ及びブローチの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、骨に髄腔を形成するために用いるブローチ及びブローチの製造方法に関する。

従来、骨に髄腔を形成するために用いるブローチとして、特許文献１に記載の刃形状を有するものが知られている。図５（ａ）は、従来のブローチの刃αの拡大模式図である。図５（ａ）に示すように、従来のブローチの刃αは、刃先に向かって鋭く尖るように形成されている。
このようなブローチは、形成したい髄腔の内面形状（図５において二点鎖線で示す）に対応する位置に刃の先端が位置するように設計され、原材料を加工して製造される。

米国特許第６３１９２５６号明細書

しかしながら、従来のようにブローチを製造した場合、加工精度等の影響により、ブローチに形成される刃の先端の位置が、目標とする位置よりも内側に入ってしまう場合（図５（ｂ）参照）や、目標とする位置よりも外側に出てしまう場合（図５（ｃ）参照）がある。
この場合、当該ブローチにより骨を掘削して所定の形状の髄腔を形成することができず、形成された髄腔に挿入されるインプラントを所定の位置まで挿入できなくなる、或いは、インプラントが所定の位置を越えて挿入される等の問題が生じてしまう。
そのため、ブローチの刃の先端が、所望の髄腔形状に対応する所定の位置に配置されているかどうかを確認することが望まれる。

しかしながら、表面に複数の刃が形成された状態では、刃形状の凹凸により、ブローチの刃の先端が所定の位置にあるかどうかを正確に測定することは困難である。特に、先端の尖った刃が軸方向において複数並んで形成されているブローチにおいては、刃先の軸垂直方向断面が所定の形状で形成されているか否かを確認することは非常に困難である。
このように、従来の製造方法では、原材料を加工して得られたブローチの形状が所望の髄腔形状に対応する所定の形状であることを保証することが困難である。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、所定の形状であることを保証することが可能なブローチ、及び、当該ブローチの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、骨に髄腔を形成するために用いるブローチ及びブローチの製造方法に関する。
そして、本発明に係るブローチ及びブローチの製造方法は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のブローチ及びブローチの製造方法は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係るブローチにおける第１の特徴は、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状を有するブローチ素材に刃の形状を加工して得たブローチであって、前記刃の先端に、前記ブローチ素材の表面が残っていることである。

この構成によると、ブローチの刃の先端の位置は、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状を有するように形成されたブローチ素材の表面の位置となる。したがって、ブローチの刃の先端の位置が、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した所定の位置にあることを保証することができる。

また、本発明に係るブローチにおける第２の特徴は、前記刃に残った前記ブローチ素材の表面の幅は、ブローチの軸方向において０．１ｍｍ以下であることである。

この構成によると、一の刃に残るブローチ素材の表面の範囲が、ブローチの軸方向において０．１ｍｍ以下であることにより、ブローチの刃の先端にブローチ素材の表面が残ることでブローチの刃の切れ味が低下することを抑制できる。

また、上記目的を達成するための、本発明に係るブローチの製造方法における第１の特徴は、骨内に髄腔を形成するためのブローチの製造方法であって、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状となるように原材料を加工して、ブローチ素材を得る原材料加工工程と、前記ブローチ素材の表面が刃の先端に残るように、当該ブローチ素材を加工して複数の刃を形成する刃形成工程と、を備えることである。

この構成によると、製造されたブローチの刃の先端の位置は、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状を有するように形成されたブローチ素材の表面の位置となる。したがって、ブローチの刃の先端の位置が、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した所定の位置にあることを保証することができる。

また、本発明に係るブローチの製造方法における第２の特徴は、前記刃形成工程においては、刃に残す前記ブローチ素材の表面の幅が、ブローチの軸方向において０．１ｍｍ以下となるように当該ブローチ素材を加工することである。

この構成によると、製造されたブローチにおける一の刃に残るブローチ素材の表面の範囲が、ブローチの軸方向において０．１ｍｍ以下となることにより、ブローチの刃の先端にブローチ素材の表面が残ることでブローチの刃の切れ味が低下することを抑制できる。

また、本発明に係るブローチの製造方法における第３の特徴は、前記刃形成工程後、刃の先端に前記ブローチ素材の表面が残っているかを確認する確認工程を更に備えることである。

この構成によると、製造されたブローチの刃にブローチ素材の表面が残っているかを確認して、当該表面が残っているブローチのみを次工程に進めることが可能になる。したがって、次工程に刃の先端が所定の位置に配置されていない不良品が混入することを確実に防ぐことができる。

本発明によると、ブローチの刃の先端の位置がブローチ素材の表面の位置となるので、ブローチの刃の先端の位置が所定の位置にあること、即ち、ブローチの形状が所望の髄腔形状に対応する所定の形状であることを保証することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
尚、本実施形態においては、股関節置換手術に用いられ、大腿骨側人工関節埋め込みのための髄腔を形成するブローチ１を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るブローチ１を示す模式図である。図１において、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ブローチの軸径方向における互いに直交する方向から見た模式図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＡ１−Ａ１断面矢視模式図である。
図２は、図１（ｂ）における矢印Ａ２で示す部分の拡大模式図である。

ブローチ１は、先端側が基端側に比べて細くなるように形成された棒状部材である本体軸部２と、当該本体軸部２の基端側から突出する取付軸３とを備えている。
本体軸部２の表面には、刃２１が、軸方向（図１（ａ）、（ｂ）において矢印Ｘで示す方向。以下、軸方向Ｘと記載する。）に所定のピッチＰで複数並んで形成されている。当該刃２１は、軸全周に連続するように形成されており、軸方向Ｘにおける両端部を除く略全域を占めるように複数並んで形成されている。本実施形態では、約２ｍｍのピッチで刃２１が並んで形成されている。

尚、軸方向Ｘの全域に亘って同ピッチで刃が形成される構成に限らず、部分的にピッチを変化させた構成としてもよい。
また、軸方向Ｘの全域に刃が形成されている場合に限定されず、先端側の所定の範囲に刃を形成しない構成とすることもできる。
また、軸全周に連続的に刃が形成されている場合に限らず、間欠的に刃が形成されていてもよい。

本体軸部２は、先端に、円錐状に形成された円錐状部分２ａを有している。また、本体軸部２の基端には当該本体軸部２の軸方向Ｘに対して約４５°傾斜した傾斜面２ｂが形成されている。取付軸３は、当該傾斜面２ｂから突出するように設けられ、当該傾斜面２ｂに対して略垂直に延びている。当該取付軸３にブローチハンドル（図示せず）が取り付けられて、ブローチ１を用いた髄腔形成作業が行われる。

図２に示すように、刃２１の表面は、軸方向Ｘと垂直面をなす下面２１ａと、軸径方向先端に位置する先端面２１ｂと、軸方向Ｘに対して約４５°傾斜する上面２１ｃとを有して構成される。本実施形態においては、刃２１の先端面２１ｂの軸方向Ｘにおける幅Ｗは、約０．０５ｍｍであり、大きくても０．１ｍｍ以下となるように形成されている。

次に、本実施形態に係るブローチ１の製造方法について説明する。
図３は、図１に記載のブローチ１の製造方法を説明するための模式図である。図３において、（ａ）は、原材料１００を示し、（ｂ）は、ブローチ素材１０１を示し、（ｃ）は、ブローチ素材１０１の表面に刃２１の形状が形成されたブローチ１を示す。図３における（ｄ）は、ブローチ１を用いて形成した髄腔に挿入するステム１０２（インプラント）の形状を示す図である。
図４は、図３（ｂ）における矢印Ｂで示す部分の拡大模式図である。

（原材料加工工程）
まず、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、円柱状に形成されたステンレスからなる原材料１００を加工することにより、ブローチ素材１０１を得る。尚、バルク状の原材料を切削、研磨して所定の形状のブローチ素材を形成する場合に限らず、金型を用いて所定の形状のブローチ素材を成型してもよい。

このとき、ブローチ素材１０１は、当該ブローチ素材１０１を元に製造されるブローチで形成したい髄腔の形状と同形状となるように加工される。
本実施形態においては、ブローチ素材１０１の形状は、図３（ｄ）に示すステム１０２の形状と比較して、軸方向Ｘにおいて対応する部分の軸径が、ステム１０２の軸径よりもわずかに小さくなるように形成される。これにより、当該ブローチ素材１０１を元に製造したブローチにより、当該ステム１０２を圧入可能な髄腔を形成することができる。

尚、ブローチ素材１０１をステム１０２と同形状に形成することで、製造されたブローチを用いてステム１０２の形状と略同形状の髄腔を形成することができる。この場合においては、ステム１０２を成型するために用いた金型を、ブローチ素材を成型する金型として用いることができる。これにより、別途ブローチ素材の金型を形成する必要はなく、低コストでブローチ素材を得ることができる。

また、上述したようにブローチ素材１０１をステム１０２よりも小さく形成する場合においても、ステム１０２を成型する金型で成型品を得た後、当該成型品を切削、研磨等してブローチ素材１０１を形成してもよい。この場合、加工量を減らすことができるため、効率的である。

また、ブローチ素材１０１の軸径が、ステム１０２の対応する軸径よりも大きくなるように形成することで、ブローチで形成する髄腔と、当該髄腔に挿入されるステム１０２との間に、骨補填材（骨セメント等）を充填するための隙間を、適切な間隔で設けることができる。

また、原材料１００を加工してブローチ素材１０１を得た後、当該ブローチ素材１０１の表面形状が、所定の形状となっているか否かを測定する表面形状測定工程を追加してもよい。当該表面形状測定工程においては、投影機、ノギス等の測定手段を用いてブローチ素材１０１の形状を測定することができる。そして、表面形状が所定の形状ではないブローチ素材については次工程に送らないよう、他のブローチ素材と分別することができる。

尚、ブローチ１を量産する場合においては、原材料加工工程を行って得られる全てのブローチ素材の形状を測定する場合に限らず、ロット毎に所定数のブローチ素材を取り出して測定するものであってもよい。また、ブローチ素材の全体の形状を測定する場合に限らず、ブローチ素材における一部の形状のみを測定してもよい。例えば、ブローチ素材の軸方向における所定位置の軸径や、当該所定位置の軸垂直断面の輪郭形状等を測定するものであってもよい。

（刃形成工程）
次に、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ブローチ素材１０１の表面を切削して刃２１の形状を形成する。
このとき、図４にブローチ素材１０１の表面を拡大して示すように、ブローチ素材１０１の表面形状の一部が、刃（図４中、二点鎖線２１’で示す）の先端に残るように、ブローチ素材１０１に対して切削加工が行われる。
尚、本実施形態においては、刃のピッチＰが約２ｍｍ、刃の先端面の軸方向Ｘにおける幅Ｗが約０．１ｍｍ以下になるように切削加工が行われる。具体的には、当該幅Ｗの目標値を０．０５ｍｍとして、誤差±０．０５ｍｍの精度での加工が可能な加工装置を用いて加工が行われる。

（確認工程）
ブローチ素材１０１に刃の形状を加工した後、刃２１の先端にブローチ素材１０１の表面が残っているか否かの確認が行われる。例えば、顕微鏡又は投影機により刃２１の先端部を拡大して、ブローチ素材１０１の表面の有無が確認される。具体的には、図２に示すように、刃２１の表面における上面２１ｃと下面２１ａとの間に、当該上面２１ｃ及び下面２１ａとは異なる角度をなす先端面２１ｂが介在しているか否かが確認される。

刃２１の先端にブローチ素材１０１の表面が残っていない場合、即ち、刃２１の上面２１ｃと下面２１ａとの間に先端面２１ｂが介在しておらず刃２１の先端が尖っている場合は、当該ブローチは寸法を保証できないものとして、ブローチ素材１０１の表面が残っている他のブローチとは分別される。
刃の先端にブローチ素材１０１の表面が残っているブローチに関しては、当該ブローチを用いてブローチ素材１０１の形状と同一形状の髄腔を形成可能であることが保証され、次工程（梱包工程等）へ送られる。

以上説明したように、本実施形態に係るブローチ１は、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状を有するブローチ素材１０１に刃２１の形状を加工して得たものである。刃２１の先端には、ブローチ素材１０１の表面である先端面２１ｂが残っている。

この構成によると、ブローチ１の刃２１の先端の位置は、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状を有するように形成されたブローチ素材１０１の表面の位置となる。したがって、ブローチ１の刃２１の先端の位置が、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した所定の位置にあることを保証することができる。

また、本実施形態に係るブローチ１においては、刃２１に残ったブローチ素材１０１の表面は、ブローチ１の軸方向Ｘにおいて０．０５ｍｍの幅を有している。

この構成によると、ブローチ１の刃２１の先端にブローチ素材１０１の表面が残ることで、ブローチ１の刃２１の切れ味が低下することを抑制できる。

尚、本実施形態に係るブローチ１における、刃２１に残ったブローチ素材１０１の表面は、ブローチ１の軸方向Ｘにおいて刃２１のピッチＰ（約２ｍｍ）の１／３０以下の範囲内に収まっている。この場合、刃２１のピッチＰに比して先端面２１ｂの範囲が小さいので、刃の先端が尖って形成されたブローチと比較しても外見上の差異は少なく、ブローチの美観を損ねることはない。

また、本実施形態に係るブローチ１の製造方法は、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状となるように原材料１００を加工して、ブローチ素材１０１を得る原材料加工工程を行った後、ブローチ素材１０１の表面が刃の先端に残るように、当該ブローチ素材１０１を加工して複数の刃を形成する刃形成工程を行うものである。

この構成によると、製造されたブローチ１の刃２１の先端の位置は、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状を有するように形成されたブローチ素材１０１の表面の位置となる。したがって、ブローチ１の刃２１の先端の位置が、骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した所定の位置にあることを保証することができる。

ここで、ブローチ素材１０１の表面には刃形状のような細かい凹凸がないため、表面形状の正確な測定が容易である。そのため、原材料加工工程後にブローチ素材１０１の表面形状の測定を行うことにより、原材料加工工程で得られたブローチ素材１０１のうち、形成したい髄腔の内面形状に対応した所定の形状で形成されているブローチ素材１０１のみを刃形成工程に送るとともに、刃形成工程後の確認工程にて、ブローチ１の刃２１の先端面２１ｂの存在を確認することで、ブローチ１の寸法が適切であることがより確実に保証される。

また、少なくともブローチ素材１０１の表面が残るように当該ブローチ素材１０１を加工すれば、刃の先端の位置が所定の位置にあることが保証されるので、尖った刃の先端が所定の位置に配置されるよう正確に加工する場合に比べて、低い加工精度の加工装置で、先端が所定の位置に配置された刃形状を形成することが可能である。

また、本実施形態に係るブローチの製造方法では、刃形成工程においては、刃に残すブローチ素材１０１の表面の幅が、ブローチ１の軸方向Ｘにおいて０．０５ｍｍを目標値として加工する。このとき、少なくとも±０．０５ｍｍの精度で加工する。

この構成によると、一の刃２１に残るブローチ素材１０１の表面の範囲を、ブローチ１の軸方向Ｘにおいて、確実に０．１ｍｍ以下とすることができる。これにより、ブローチ１の刃２１の先端にブローチ素材１０１の表面が残ることで、製造されたブローチ１の刃２１の切れ味が低下することを確実に抑制できる。

また、本実施形態に係るブローチの製造方法は、刃形成工程後、刃２１の先端にブローチ素材１０１の表面が残っているかを確認する確認工程を更に備える。

この構成によると、製造されたブローチ１の刃にブローチ素材１０１の表面が残っているかを確認して、当該表面が残っているブローチ１のみを次工程（梱包工程等）に送ることが可能になる。したがって、次工程に刃の先端が所定の位置に配置されていない不良品が混入することを確実に防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。

本発明の実施形態に係るブローチを示す模式図である。 図１（ｂ）における矢印Ａ２で示す部分の拡大模式図である。 図１に記載のブローチの製造方法を説明するための模式図である。 図３（ｂ）における矢印Ｂで示す部分の拡大模式図である。 従来のブローチの刃の拡大模式図である。

符号の説明

１ ブローチ
２ 本体軸部
３ 取付軸
２１ 刃
２１ａ 下面
２１ｂ 先端面
２１ｃ 上面
１００ 原材料
１０１ ブローチ素材

Claims (5)

1. 骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状を有するブローチ素材に刃の形状を加工して得たブローチであって、
   髄腔を形成するための前記刃の先端に、前記ブローチ素材の表面が残っているブローチ。
2. 前記刃に残った前記ブローチ素材の表面の幅は、ブローチの軸方向において０．１ｍｍ以下である請求項１に記載のブローチ。
3. 骨内に髄腔を形成するためのブローチの製造方法であって、
   骨内に形成する髄腔の内面形状に対応した表面形状となるように原材料を加工して、ブローチ素材を得る原材料加工工程と、
   前記ブローチ素材の表面が髄腔を形成するための刃の先端に残るように、当該ブローチ素材を加工して複数の刃を形成する刃形成工程と、
   を備えるブローチの製造方法。
4. 前記刃形成工程においては、刃に残す前記ブローチ素材の表面の幅が、ブローチの軸方向において０．１ｍｍ以下となるように当該ブローチ素材を加工する請求項３に記載のブローチの製造方法。
5. 前記刃形成工程後、刃の先端に前記ブローチ素材の表面が残っているかを確認する確認工程を更に備える請求項３又は請求項４に記載のブローチの製造方法。

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