JP6973777B2

JP6973777B2 - インプラント器具

Info

Publication number: JP6973777B2
Application number: JP2017114294A
Authority: JP
Inventors: 克彦若林
Original assignee: Hardlock Industry Co Ltd
Current assignee: Hardlock Industry Co Ltd
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: JP2018202080A

Description

本発明は、取付対象物に対してタッピングネジを用いて取付固定される被取付部材を備える取付器具、より好ましくは人体の骨組織に対してタッピングネジを用いて取付固定されるプレートなどの被取付部材を備えるインプラント器具に関する。

従来の骨折手術の方法として、皮膚を切開して骨固定プレートを皮膚内に埋め込み、このプレートをタッピングネジを用いて骨折部位の骨組織に固定する方法が知られている（例えば下記の特許文献１，２参照）。

特開２０１７-６０８１７号公報特開２０１４-２００４３０号公報

しかし、関節部位などの動きのある部位の場合、ネジの弛みが生じることがあった。ネジが緩むとその頭部がプレート表面から突出して、患者に痛みを感じさせたり筋肉組織や皮膚組織を損傷することがある。一方、ネジを増し締めするためには皮膚を再切開する必要があり、患者に肉体的負担をかけることとなる。

本願出願人は従前よりハードロックナット（登録商標）のいわゆる楔作用を応用した各種緩み止め構造を提案しているが、外科用インプラントにおけるプレートは板厚が５ｍｍ程度であるとともに、プレート表面から大きく突出する部位が存在しないことが求められており、数ｍｍ程度の板厚内で楔作用による緩み止め効果が得られる緩み止め構造は従来存在しなかった。

本発明は、数ｍｍ程度の板厚内であっても楔作用による緩み止め効果が得られる新規な構造を提案するものである。

すなわち、本発明は、人体の骨組織にねじ込まれるタッピングネジと、該ネジによって前記骨組織に対して取付固定される被取付部材とを備え、前記ネジは、外周面にネジ山を有するネジ軸部と、該ネジ軸部の上端に設けられた頭部とを備え、前記被取付部材は、前記ネジの頭部が嵌合するよう前記被取付部材の上面側に設けられた収容凹部と、該収容凹部の底部から前記被取付部材の下面側に貫通状に設けられて前記ネジ軸部が嵌挿される取付孔とを有する、インプラント器具において、前記ネジ軸部の軸心に対して前記頭部の軸心が僅かに偏心されているか、或いは、前記取付孔の軸心に対して前記収容凹部が僅かに偏心され、これにより前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、周方向一部において前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されるとともに、該圧接部分に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成されている。

かかる本発明のインプラント器具によれば、前記ネジ軸の軸心に対して前記頭部の軸心が僅かに偏心されているか、或いは、前記取付孔の軸心に対して前記収容凹部が僅かに偏心され、これにより前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、周方向一部において前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されるとともに、該圧接部分に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成されているので、ネジの締め込み完了状態でネジに大きな剪断応力を作用させることができ、骨組織に負担をかけることなく薄い板厚内で緩み止め作用を生じさせることができる。

上記本発明のインプラント器具において、前記ネジ軸部の基部はネジ山が設けられていない円柱状に構成され、その外径は前記ネジ山の外径と一致するよう構成されていてよい。これによれば、ネジ軸部の基部と取付孔内周面との圧接状態がより安定化し、確実に緩み止め効果を発揮させることができる。

また、前記ネジ軸部の基部にも前記ネジ山が設けられていてもよく、この場合、前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、前記頭部と前記収容凹部の内周面との圧接部分に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部の前記ネジ山が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成することが好ましい。

タッピングネジのネジ山のピッチは比較的大きいため、偏心嵌合構造との関係でどのようにネジ軸部の基部にネジ山を設けるかが、数ｍｍ程度の板厚内で楔作用による緩み止め効果を生じさせるためには重要である。

上述したように、タッピングネジのネジ山のピッチは粗いため、取付孔の軸長がピッチよりも小さい場合には、意図的に「前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、周方向一部において前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されるとともに、該圧接部分に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部のネジ山が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成」しなければ、頭部と収容凹部との圧接部分に対してちょうど直径方向反対側ではネジ山が取付孔内周面に圧接する保証がなくなる。直径方向反対側でネジ山が取付孔内周面に圧接しなければ、ネジの頭部と収容凹部との偏心嵌合による楔作用が生じず、緩み止め効果が得られないこととなる。

一方、上記構成によれば、被取付部材の厚さが３〜５ｍｍ程度、取付孔の軸長が１〜２ｍｍ程度、ネジ山のピッチが１〜２ｍｍ程度であっても、ネジ軸部の基部のネジ山を上記直径方向反対側で取付孔の内周面に圧接させることで、確実に楔作用による緩み止め効果を発揮できる。

より好ましくは、前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、前記直径方向反対側において前記取付孔の内周面に軸方向少なくとも２箇所で前記ネジ山が圧接されるよう構成されていてよく、このように２箇所でネジ山が圧接することによって一層安定的に緩み止め作用が生じる。

また、前記ネジの頭部の外周面並びに前記収容凹部の内周面は、下方に至るにしたがって僅かに小径となるテーパー面となされていることが好ましい。これによれば、ネジの頭部が収容凹部内に嵌合していくにしたがって楔作用が徐々に大きくなり、ネジに大きな剪断応力を生じさせることができる。なお、ネジの頭部及び収容凹部を直円柱状に構成することもでき、この場合は頭部の下端部及び／又は収容凹部の上端部にテーパー状案内面を形成しておくことが好ましい。

また、本発明は、インプラント器具の他、タッピングネジによって取付対象物に対して取付固定される被取付部材を有する種々の取付器具に適用できる。例えば、戸口を構成する木枠（取付対象物）に対して取付固定される取付プレート（被取付部材）を有する扉取付器具など、種々の用途に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る外科用インプラント器具の要部拡大断面図であって、ネジの取付作業過程を示す。同外科用インプラント器具の要部拡大断面図であって、ネジが完全に取付完了した状態を示す。本発明の別の実施形態に係る外科用インプラント器具の要部拡大断面図であって、ネジの取付作業過程を示す。同外科用インプラント器具の要部拡大断面図であって、ネジが完全に取付完了した状態を示す。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本発明の一実施形態に係る外科用インプラント器具を示しており、該インプラント器具は、人体の骨組織１にねじ込まれるタッピングネジ２と、該ネジ２によって骨組織１に対して取付固定される骨固定プレート３（被取付部材）とを備えている。

タッピングネジ２は、チタン合金等の金属製であって、外周面にタッピング用ネジ山を有するネジ軸部２２と、ネジ軸部２２の上端（基端）に一体的に設けられた頭部２１とを備えている。ネジ軸部２２の長さはねじ込む骨組織の大きさや部位に応じて適宜であってよいが、通常は数ｃｍ程度である。頭部２１は円錐台形状であって、下方に至るにしたがって僅かに小径となるテーパー面からなる外周面を有している。頭部２１の上面には六角レンチなどの回転工具が係合する係合凹部が設けられている。ネジ軸部２２の基部には、ネジ山の設けられていない円柱状の基部２２ａが設けられている。この基部２２ａの軸長は取付孔３ｂの軸長と同程度か若しくは少し大きい程度となされている。基部２２ａの外径は、ネジ山の外径と一致する。また、本実施形態では、ネジ軸部２２の軸心Ａに対して、頭部２１の軸心Ｂが僅かに偏心されている。

プレート３は、チタン合金等の金属製であって、板厚は３〜５ｍｍ程度とされている。プレート３の上面側にはネジ２の頭部２１が嵌合するよう収容凹部３ａが設けられ、この収容凹部３ａの底部からプレート３の下面側まで貫通状にネジ軸部２２が嵌挿される取付孔３ｂが設けられている。取付孔３ｂは収容凹部３ａよりも小径であり、本実施形態では収容凹部３ａの軸心と取付孔３ｂの軸心とは一致している。また、収容凹部３ａの内周面は、ネジ頭部２１の外周面に合致するテーパー面となされている。

プレート３には、適宜の箇所に複数の上記収容凹部３ａ及び取付孔３ｂが設けられている。

なお、収容凹部３ａの軸長（すなわち凹部の深さ）は頭部２１の軸長とほぼ同じとすることが好ましく、例えば２〜３ｍｍ程度であってよい。また、取付孔３ｂの径及び寸法精度は、ネジ軸部２２の基部２２ａがスキマバメの状態で嵌挿されるよう設計することが好ましい。取付孔３ｂの軸長（収容凹部３ａを除く部分の軸長）は、１〜２ｍｍであってよい。

次に本実施形態のインプラント器具の作用効果について説明する。

図１に示すようにタッピングネジ２を骨組織１に対してタッピングしていくと、頭部２１が僅かに偏心しているため、頭部２１が収容凹部３ａ内に半分程度入り込んだときに、頭部２１の偏心方向の周方向一部（図示左側）において頭部２１が収容凹部３ａの内周面に接触する。

タッピングネジ２をさらにねじ込んでいくと、上記周方向一部における接触圧が徐々に大きくなっていくとともに、その反力として、上記周方向一部に対して直径方向反対側（図示右側）においてネジ軸部２２の基部２２ａが取付孔３ｂの内周面に圧接されることとなる。

そして、図２に示すように、頭部２１が収容凹部３ａ内に完全に嵌合した状態では、周方向一部において頭部２１が収容凹部３ａの内周面に強く圧接されるとともに、該圧接部分に対してちょうど直径方向反対側においてネジ軸部２２の基部２２ａが取付孔３ｂの内周面に圧接されるようになっている。これにより、図２に矢印で示すようにネジ２の頭部２１及びネジ軸部の基部２２ａに反対方向の反力が作用（楔作用）し、薄い板厚内で緩み止め効果が発揮される。一方、上記の楔作用は薄い板厚内で生じさせており、骨組織１に埋め込まれたネジ軸部２２に大きな横方向の力が生じないので、骨組織１に負担をかけることなく緩み止め効果を発揮できる。

図３及び図４は本発明の別の実施形態に係るインプラント器具を示しており、この実施形態ではネジ軸部２２の基部２２にわたってネジ山が設けられている。特に、ネジ２の頭部２１が収容凹部３ａ内に嵌合して周方向一部において頭部２１と収容凹部３ａの内周面とが圧接した状態で、この圧接部分に対してちょうど直径方向反対側においてネジ軸部２２の基部２２ａのネジ山が取付孔３ｂの内周面に圧接されるようにネジ山が形成されている。基部２２ａのネジ山と取付孔３ｂ内周面との圧接箇所は少なくとも軸方向に１箇所存在すればよいが、図示実施形態では、頭部２１が収容凹部３ａ内に嵌合した状態で、上記直径方向反対側において取付孔３ｂの内周面に軸方向２箇所で二山のネジ山が圧接されるように構成されている。

このようにネジ軸部２２の全長にわたってネジ山を形成すれば、ネジ軸部２２の基部２２ａの外周面に沿って骨組織が成長した場合でも円滑にネジ２を骨組織から取り外すことができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、上記実施形態ではネジ軸部に対してネジ頭部を偏心させたが、ネジ軸部とネジ頭部とを同心状に形成して、取付孔に対して収容凹部をわずかに偏心させることもできる。この場合、プレートの複数個所に設けた収容凹部毎に偏心方向を異なる方向とすることができる。

Claims

人体の骨組織にねじ込まれるタッピングネジと、該ネジによって前記骨組織に対して取付固定される被取付部材とを備え、前記ネジは、外周面にネジ山を有するネジ軸部と、該ネジ軸部の上端に設けられた頭部とを備え、前記被取付部材は、前記ネジの頭部が嵌合するよう前記被取付部材の上面側に設けられた収容凹部と、該収容凹部の底部から前記被取付部材の下面側に貫通状に設けられて前記ネジ軸部が嵌挿される取付孔とを有する、インプラント器具において、
前記ネジ軸部の軸心に対して前記頭部の軸心が偏心されているか、或いは、前記取付孔の軸心に対して前記収容凹部が偏心され、これにより前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、周方向一部において前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されるとともに、前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されている前記周方向一部に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成されている、インプラント器具。
請求項１に記載のインプラント器具において、前記ネジ軸部の基部はネジ山が設けられていない円柱状に構成され、その外径は前記ネジ山の外径と一致する、インプラント器具。
請求項１に記載のインプラント器具において、前記ネジ軸部の基部にも前記ネジ山が設けられており、前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されている前記周方向一部に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部の前記ネジ山が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成されている、インプラント器具。
請求項３に記載のインプラント器具において、前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、前記直径方向反対側において前記取付孔の内周面に軸方向少なくとも２箇所で前記ネジ山が圧接されるよう構成されている、インプラント器具。
請求項１〜４のいずれかに記載のインプラント器具において、前記ネジの頭部の外周面並びに前記収容凹部の内周面は、下方に至るにしたがって小径となるテーパー面となされている、インプラント器具。
取付対象物にねじ込まれるタッピングネジと、該ネジによって前記取付対象物に対して取付固定される被取付部材とを備え、前記ネジは、外周面にネジ山を有するネジ軸部と、該ネジ軸部の上端に設けられた頭部とを備え、前記被取付部材は、前記ネジの頭部が嵌合するよう前記被取付部材の上面側に設けられた収容凹部と、該収容凹部の底部から前記被取付部材の下面側に貫通状に設けられて前記ネジ軸部が嵌挿される取付孔とを有する、取付器具において、
前記ネジ軸部の軸心に対して前記頭部の軸心が偏心されているか、或いは、前記取付孔の軸心に対して前記収容凹部が偏心され、これにより前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、周方向一部において前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されるとともに、前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されている前記周方向一部に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成されている、取付器具。
請求項６に記載の取付器具において、前記ネジ軸部の基部はネジ山が設けられていない円柱状に構成され、その外径は前記ネジ山の外径と一致する、取付器具。
請求項６に記載の取付器具において、前記ネジ軸部の基部にも前記ネジ山が設けられており、前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、前記頭部が前記収容凹部の内周面に圧接されている前記周方向一部に対して直径方向反対側において前記ネジ軸部の基部の前記ネジ山が前記取付孔の内周面に圧接されるよう構成されている、取付器具。
請求項８に記載の取付器具において、前記ネジの頭部が前記収容凹部内に嵌合した状態で、前記直径方向反対側において前記取付孔の内周面に軸方向少なくとも２箇所で前記ネジ山が圧接されるよう構成されている、取付器具。
請求項６〜９のいずれかに記載の取付器具において、前記ネジの頭部の外周面並びに前記収容凹部の内周面は、下方に至るにしたがって小径となるテーパー面となされている、取付器具。