JP7197923B2 - 超音波骨刀ビット - Google Patents

Description

本開示は、外科器具の分野に、詳細には超音波骨刀ビットに属する。

整形外科の超音波手術では、外科医は、骨や他の生物組織及びその生物工学的組織（軟骨や骨セメントなど）に対するカット、研削又は形削りを実行するために、超音波骨刀を使用する。

既存の超音波骨刀では、先端部分、即ち、ビット先端は、単一のカット幅だけを有し、したがって、外科医が正確な広幅カットを実行する必要のあるとき、それが唯一行われ得るのは、複数の往復カットによって、又は、異なった幅の超音波スカルペルビットを交換することによって、である。外科医にとって困難であるのは、往復カットのために切開の幅を正確に達成することであり、異なった幅を備えた超音波スカルペルビットの交換は、比較的長い時間が掛かり、こうして、外科医による外科手術の継続に影響を及ぼし、手術の時間を或る程度まで延長する。

本開示によれば、設計される超音波骨刀ビットは、単一のカット幅だけを有する超音波骨刀の先端部分、即ち、ビット先端に起因した使用における不十分な効果という従来技術の課題を解決する。

上の技術的な課題を解決する目的で、本開示は、ビットバー、ビットボディ、及び、ビット先端を含む超音波骨刀ビットを提供する。ビットバーの一端は、ビット先端に連結され、ビットバーの他端は、ビットボディに連結される。ビット先端は、シリンダ状又は実質上シリンダ状の構造であり、多角形構造の断面を備え、ビット先端は、異なったカット幅を備えた少なくとも２つのカット面を有する。

本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、多角形構造は、中心対称構造であり、多角形構造の隣接する辺によって形成される全ての内角は、鈍角である。
本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も短い距離は、多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も長い距離と等しくなく、最も短い距離を有する２つの対辺は、最も長い距離を有する２つの対辺に垂直であり、したがって、ビット先端は、少なくとも２つの正確で操作の容易なカット幅を有する。

本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、ビットは、液体流れ穴を具備する。
本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、液体流れ穴は、ビットボディの縦中心穴と、ビットボディの縦中心穴の尾端部を貫通する排液穴と、を含み、ビットボディの縦中心穴の尾端部は、ビットボディの連結端部に位置してビットバーに連結される。

本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、排液穴は、ビットボディの縦中心穴の尾端部を鉛直に貫通する。
本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、液体流れ穴は、ビットボディ及びビットバーを貫通してビット先端まで延びる縦中心貫通穴を含む。

本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、ビット先端は、やすり型ビットを形成するためにビット先端の先頭端面からビットバーに向けて延びるローレット付き構造を具備する。

本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、ビット先端において、ビットバーに向けて延びる最小カット幅を備えたカット面でのローレット付き構造の長さは、ビットバーに向けて延びる最大カット幅を備えたカット面でのローレット付き構造の長さよりも大きい。

本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、ビット先端の先頭端面は、凸状の構造又は凹状の構造である。
本開示の超音波骨刀ビットでは、好ましくは、ビットバーは、ベベルを介してビットボディと移行式に連結され、ビットバーは、ビット先端と円滑に移行し、ビットボディの尾端部は、超音波デバイスと連結するためのねじ山付き構造を具備する。

超音波骨刀ビットは、次のような有益な効果を有する。
（１）本開示は、単一のカット幅だけを有する超音波骨刀の先端部分に起因した使用における不十分な効果という従来技術の課題を解決する。超音波振動を用いて、骨組織や他の生物組織（軟骨組織など）及びそれらの生物工学的組織（骨セメントなど）に対する正確なカットを達成するのに特に適している。

（２）本開示は、骨カット幅の正確さに関する外科医の要求を充足するだけでなく、異なった幅のビットを交換するために必要とされる時間を節約し、それによって、外科的な効率を改善する。

（３）本開示は、単純な構造と長い耐用年数を有し、ビットのカット幅を調整するのに都合が良く、操作が容易であり、広い調整可能範囲を有する。
（４）本開示では、中空の液体流れ穴は、ビットの内側に機械加工され、ビット先端は、やすり型の構造に機械加工されて、カット中のビットと組織との間の接触面積を減少させ、同時に、カットエリアの温度を下げるための液体流れの流路を提供する。ビットの内側の中空の液体流れ穴は、負圧下で内部穴を通して組織カットの破片を排出させることもできる。

本開示の第１の実施形態に係る超音波骨刀ビットの第１の動作状態図である。 本開示の第１の実施形態に係る超音波骨刀ビットの第２の動作状態図である。 本開示の第１の実施形態に係る超音波骨刀ビットのビット先端の断面図である。 本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットの第１の動作状態図である。 本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットの第２の動作状態図である。 本開示の第３の実施形態に係る超音波骨刀ビットの概略構造図である。 本開示の第４の実施形態に係る超音波骨刀ビットの概略構造図である。

本開示の技術的な解決手段は、添付の図面と併せて下で明瞭に完全に説明されるであろう。そして、明らかなことに、説明される実施形態は、本開示の実施形態の一部であって、その全てではない。何ら独創的な活動なしに本開示の実施形態に基づいて当業者によって得られる全ての他の実施形態は、本開示の保護の範囲内に含まれるものとする。

本開示の説明では、留意されるべきことは、用語「中心」、「上部」、「下部」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「内側」、「外側」等々によって示される配向又は位置の関係が、添付の図面に示された配向又は位置の関係に基づいており、また、参照されているデバイスや要素が特定の配向を有するか又は特定の配向で構築及び動作されなければならなかったことを表示や暗示するのではなく、本開示の説明を容易にして説明だけを簡略化することを意図しており、本開示を限定するものとして解釈されないであろう、ということである。加えて、用語「第１」、「第２」、及び、「第３」は、説明の目的だけで使用されており、また、相対的な重要性を表示や暗示するものとして解釈されるべきではない。

本開示の説明では、留意されるべきことは、用語「実装する」、「連結する」、及び、「連結」が、広い意味で理解されるべきであるということであり、別途明確に明示や定義がされない限り、例えば、それは、固定された連結、取り外し可能な連結や一体化された連結であることがあり、機械式の連結や電気的な連結であることがあり、また、直接連結や中間媒体を介した間接連結であることがあり、或いは、２つの要素の内部間の交信であることがある。当業者にとって、本開示の上で述べられた用語の特定の意味は、特定の事情に従って解釈されるべきである。

本開示は、更に、特定の実施形態によって、添付の図面を参照して、下で詳細に説明されるであろう。図１から図３は、本開示の第１の実施形態に係る超音波骨刀ビットを示す。図１は、本実施形態に係る超音波骨刀ビットの第１の動作状態図であり、図２は、本実施形態に係る超音波骨刀ビットの第２の動作状態図である。図１及び図２に示されたように、本開示の第１の実施形態に係る超音波骨刀ビットは、ビットボディ１、ビットバー２、及び、ビット先端３を含み、ビットバー２の一端は、ビット先端３に連結され、ビットバー２の他端は、ビットボディ１に連結される。ビット先端３は、シリンダ状又は実質上シリンダ状の構造であり、多角形構造の断面を備え、ビット先端３は、骨などの生物組織と接触する異なったカット幅を備えた少なくとも２つのカット面を有する。動作中、ビット先端３のカット面は、ビットの動作角度を回転させることによって、選択されることがあり、それによって、少なくとも２つの異なったカット幅を取得する。この実施形態では、ビット先端３のシリンダ状の面又は実質上シリンダ状の構造の側面は、異なったカット幅を備えた少なくとも２つのカット面を構成する。

図３は、本実施形態に係る超音波骨刀ビットのビット先端の断面図である。図３に示されたように、ビット先端３は、多角形構造の断面を有する。好ましくは、多角形構造は、中心対称構造であり、多角形構造の隣接する辺によって形成される全ての内角は、鈍角である。この実施形態では、多角形構造は、凸状の八角形構造である。ビットの直径が増加されるとき、２つ以上のカット幅は、断面の辺の数を増加させることによって、実現される場合がある。

図３に示されたように、多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も短い距離は、多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も長い距離と等しくなく、最も短い距離を有する２つの対辺は、最も長い距離を有する２つの対辺に垂直であり、したがって、ビット先端は、少なくとも２つのカット幅を有し、したがって、ビットは、カットのために軸まわりに回転するときに少なくとも２つの正確なカット幅を有する場合があり、２つの正確なカット幅は、動作を容易にするように、選択が簡単である。

図１及び図２は、本開示の第１の実施形態に係る超音波骨刀ビットの２つの典型的な動作状態を示す。図２の超音波骨刀ビットは、カットを実行するために、図１の超音波骨刀ビットに対して、ビットの軸に沿って、９０度回転される。図３は、軸に垂直なビット先端３の断面図である。超音波骨刀ビットが図１に示された動作状態にあるとき、それの有効なカット幅は、図３のａによって表され、有効なカット幅は、多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も短い距離である。そして、超音波骨刀ビットが図２に示された動作状態にあるとき、それの有効なカット幅は、図３のｂによって表され、有効なカット幅は、多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も長い距離である。図３に示されたように、有効なカット幅ａは、有効なカット幅ｂと等しくなく、有効なカット幅ａを有する対辺は、有効なカット幅ｂを有する対辺に垂直であり、したがって、ビットは、カットのために軸まわりに回転するときに２つの正確なカット幅を有し、組織カット幅の正確な制御は、ビットが９０度回転する限り達成される場合がある。勿論、超音波骨刀ビットは、任意の動作角度を有することがあり、生物組織のカット幅は、２つの正確なカット幅間の任意の値であることがある。ビットの直径が増加されるとき、２つ以上の正確なカット幅は、断面の側面の数を増やすことによって達成される場合がある。

図１及び図２に示されたように、ビットボディ１の尾端部は、超音波デバイスに連結されるねじ山付き構造１１を具備する。この実施形態では、ビットボディ１の尾端部は、超音波振幅変換器に連結される。ねじ山付き構造１１は、外ねじ山付き構造又は内ねじ山付き構造であることがある。この実施形態では、外ねじ山付き構造が使用される。ビットバー２の一端は、ビットボディ１に連結され、ビットバー２は、ベベルを介してビットボディ１と移行式に連結される。ビットバー２の他端は、ビット先端３に連結され、ビットバー２は、ビット先端３と移行式に連結される。超音波骨刀ビットは、ワンピース構造又はマルチピース組立体構造であることがある。この実施形態では、超音波骨刀ビットは、ワンピース構造を使用する。

図４及び図５は、本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットを示す。図４は、本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットの第１の動作状態図である。図５は、本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットの第２の動作状態図である。図４及び図５に示されたように、本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットは、本開示の第１の実施形態に係る超音波骨刀ビットと実質上同一の構造を有しており、除外されるのは、液体流れ穴４が本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットに設けられることである。液体流れ穴４は、ビットボディ１の縦中心穴と、ビットボディ１の縦中心穴の尾端部を貫通する排液穴４１と、を含む。縦排液穴４１は、ビットボディの軸に垂直な方向に横向きに延びる。ビットボディ１の縦中心穴の尾端部は、ビットボディ１の連結端部でビットボディ２に連結される。液体流れは、液体流れ穴４を通ってビットバー２に導入され、カットエリアの温度を下げるように重力下でビット先端３に流れることがある。本実施形態では、排液穴４１は、ビットボディ１の縦中心穴の尾端部を鉛直に貫通する。

図６は、本開示の第３の実施形態に係る超音波骨刀ビットの概略構造図である。図６に示されたように、本開示の第３の実施形態に係る超音波骨刀ビットは、本開示の第２の実施形態に係る超音波骨刀ビットと実質上同一の構造を有しており、除外されるのは、本開示の第３の実施形態の超音波骨刀ビットが、ビット先端３に、やすり型ビットを形成するためにビット先端３の先頭端面３１からビットバー２まで延びるローレット付き構造を具備することである。ローレット付き構造は、超音波骨刀と骨組織との間の接触面積を減少させる場合があり、それは、組織表面の超音波出力密度を増加させ、また、冷却のためにカットされた組織の表面に液体を排出するためにローレット付き構造が液体流路を提供するのを可能にするために有益でもある。ビット先端３の先頭端面３１は、凸状の構造に機械加工される。

図６に示されたように、本開示の第３の実施形態に係る超音波骨刀ビットでは、ビット先端３において、ビットバー２に向けて延びる最小カット幅を備えたカット面でのローレット付き構造の長さは、ビットバー２に向けて延びる最大カット幅を備えたカット面でのローレット付き構造の長さよりも大きい。

図７は、本開示の第４の実施形態に係る超音波骨刀ビットの概略構造図である。図７に示されたように、本開示の第４の実施形態に係る超音波骨刀ビットは、本開示の第３の実施形態に係る超音波骨刀ビットと実質上同一の構造を有しており、除外されるのは、本開示の第４の実施形態の超音波骨刀ビットでは、液体流れ穴４が、ビットボディ１及びビットバー２を貫通し、ビット先端３の縦中心貫通穴まで延びることである。そういった設計にあっては、冷却液は、カットエリアの温度を下げるために排出される場合があり、組織カットの破片は、術野のクリアな視界を確実にするように、負圧下で液体流れ穴から引き出される場合がある。ビット先端３の先頭端面３１は、凹状の構造に機械加工される。

本開示の超音波骨刀ビットは、複数の幅での正確なカットを実行でき、これは、骨カット幅の正確さに関する外科医の要求を充足するだけでなく、異なった幅のビットを交換するために必要とされる時間を節約し、それによって、外科的な効率を改善する。本開示は、単純な構造と長い耐用年数を有し、ビットのカット幅を調整するのに都合が良く、操作が容易であり、広い調整可能範囲を有する。

最後に、留意されるべきことは、上記の様々な実施形態が、本開示の技術的解決手段を限定するのではなく、例証するために単に使用される、ということである。本開示は、上記の様々な実施形態を参照して詳細に説明されてきたが、当業者が理解すべきことは、上記の様々な実施形態で指定された技術的解決手段が依然として修正可能である又はその中の技術的特徴の一部又は全部が等価的に代替可能である、ということである。そして、そういった修正や代替は、対応する技術的解決手段の本質を、本開示の様々な実施形態の技術的解決手段の範囲から逸脱させるものではない。

１ ビットボディ
２ ビットバー
３ ビット先端
４ 液体流れ穴
１１ 連結ねじ山
３１ 先頭端面
４１ 排液穴

Claims (14)

1. 超音波骨刀ビットであって、
   ビットバー、ビットボディ、及び、ビット先端を含み、
   前記ビット先端は前記ビットバーの一端に位置し、
   前記ビットボディは前記ビットバーの他端に位置し、
   前記ビット先端は、偶数角形の多角形構造の断面を備える角柱又は実質上角柱の構造であり、
   前記ビット先端（３）は、異なった組織カット幅を生成するため、異なったカット幅（ａ、ｂ）を備えた少なくとも２つのカット面を有し、
   前記多角形構造は、複数対の対辺を有し、各対は、互いに向き合う２つの対辺からなり、該２つの対辺の間は一定の距離をなし、
   前記多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も短い距離は、前記多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も長い距離と等しくなく、
   最も短い距離を有する２つの対辺は、最も長い距離を有する２つの対辺に垂直であり、したがって、前記ビット先端（３）が少なくとも２つのカット幅（ａ、ｂ）を有し、
   前記少なくとも２つのカット幅の第１のカット幅（ａ）は、前記最も短い距離と等しく、
   前記少なくとも２つのカット幅の第２のカット幅（ｂ）は、前記最も長い距離と等しい、超音波骨刀ビット。
2. 請求項１に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記超音波骨刀ビットは、少なくとも２つの動作角度を、それの軸のまわりに有し、
   前記超音波骨刀ビットは、対応するカット面を、前記少なくとも２つの動作角度の個々に有する、超音波骨刀ビット。
3. 請求項１又は２に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記多角形構造は、中心対称構造であり、前記多角形構造の隣接する辺によって形成される全ての内角は、鈍角である、超音波骨刀ビット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記超音波骨刀ビットは、少なくとも２つの動作角度を、それの軸のまわりに有し、
   前記超音波骨刀ビットは、前記少なくとも２つの動作角度の第１の動作角度での第１のカット幅と、前記少なくとも２つの動作角度の第２の動作角度での第２のカット幅と、を有し、
   前記第２の動作角度は、前記第１の動作角度に対して９０度だけ回転される、超音波骨刀ビット。
5. 請求項４に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記超音波骨刀ビットは、第３の動作角度を有し、
   前記第３の動作角度は、前記第１の動作角度に対して、９０度より大きいか又は９０度より小さい角度だけ回転される、超音波骨刀ビット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記超音波骨刀ビットは、液体流れ穴を具備する、超音波骨刀ビット。
7. 請求項６に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記液体流れ穴は、前記ビットボディの縦中心穴と、前記ビットボディの前記縦中心穴の尾端部を貫通する排液穴と、を含み、
   前記ビットボディの前記縦中心穴の前記尾端部は、前記ビットボディの連結端部に位置して前記ビットバーに連結される、超音波骨刀ビット。
8. 請求項６に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記液体流れ穴は、前記ビットバー及び前記ビットボディを貫通して前記ビット先端まで延びる縦中心貫通穴を含む、超音波骨刀ビット。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波骨刀ビットであって、
   前記ビット先端は、やすり型ビットを形成するために前記ビット先端の先頭端面から前記ビットバーに向けて延びるローレット付き構造を具備する、超音波骨刀ビット。
10. 請求項９に記載の超音波骨刀ビットであって、
    前記ビット先端において、前記ビットバーに向けて延びる最小カット幅を備えた前記カット面での前記ローレット付き構造の長さは、前記ビットバーに向けて延びる最大カット幅を備えた前記カット面での前記ローレット付き構造の長さよりも大きい、超音波骨刀ビット。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の超音波骨刀ビットであって、
    前記ビット先端の先頭端面は、凸状の構造又は凹状の構造である、超音波骨刀ビット。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の超音波骨刀ビットであって、
    前記ビットバーは、ベベルを介して前記ビットボディと移行式に連結され、
    前記ビットバーは、前記ビット先端と円滑に移行し、
    前記ビットボディの尾端部は、超音波デバイスと連結するためのねじ山付き構造を具備する、超音波骨刀ビット。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の超音波骨刀ビットであって、
    前記超音波骨刀ビットは、ワンピースとして形成される、超音波骨刀ビット。
14. 超音波骨刀ビットの作動方法であって、
    前記超音波骨刀ビットは、ビットバー、ビットボディ、及び、ビット先端を含み、
    前記ビット先端は前記ビットバーの一端に位置し、
    前記ビットボディは前記ビットバーの他端に位置し、
    前記ビット先端は、偶数角形の多角形構造の断面を備える角柱又は実質上角柱の構造であり、
    前記ビット先端（３）は、異なった組織カット幅を生成するため、異なったカット幅（ａ、ｂ）を備えた少なくとも２つのカット面を有し、
    前記多角形構造は、複数対の対辺を有し、各対は、互いに向き合う２つの対辺からなり、該２つの対辺の間は一定の距離をなし、
    前記多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も短い距離は、前記多角形構造のそれぞれの対辺間の距離の中で最も長い距離と等しくなく、
    最も短い距離を有する２つの対辺は、最も長い距離を有する２つの対辺に垂直であり、したがって、前記ビット先端（３）が少なくとも２つのカット幅（ａ、ｂ）を有し、
    前記少なくとも２つのカット幅の第１のカット幅（ａ）は、前記最も短い距離と等しく、
    前記少なくとも２つのカット幅の第２のカット幅（ｂ）は、前記最も長い距離と等しく、
    前記作動方法は、
    前記超音波骨刀ビットが前記少なくとも２つのカット面の１つでカットを実行するように、前記超音波骨刀ビットの軸まわりに前記超音波骨刀ビットが回転するステップを含む、超音波骨刀ビットの作動方法。

Images