JPH0685783B2 - 位置決め固定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は保持部品の配位を可能にする固定装置であって
その装置が外部固定器具の分野においてとりわけ使用さ
れるものに関する。

骨の破損を減らすために、例えば骨中にピンを固定する
技術が事実上ずっと以前に開発されており、そのピは隣
接骨内に延びるか、あるいはフレームを含む外部固定装
置内に固定されて破損部分を所定位置に保持するように
なっている。

弧形のクレードル材を構成するフレーム器具では例えば
スイス特許第630,798号（特開昭55−96148号又は特公昭
63−18505号公報、又は米国特許第4,365,624号および第
4,535,763号明細書）に記述されている如きものが今日
知られている。

同様にかかる弧形材の断面形もこれまで分析されてきて
おり、そこではスイス特許出願第309/85号（特開昭62−
32949号公報又は米国特許第4,784,125号明細書）に記述
の形状について最も考慮が払われているが、その形状は
ピンと共にフレームロッドその他の接続部品もしくは部
材を取付けるための数多くの広範な可能性を実現するこ
とを可能にしている。

かかる外部固定手段で構成している要素は二つの目的を
もって設計されなければならない。第一にそれらは手術
中における外科医の作業を容易にする一方で広範囲の可
能な位置決めを可能にすることができるように出来るだ
け簡単なものでなければならない。第二にそれらは徹底
的に剛性かつ堅固な固定効果を与えることによって治療
中における骨の破損を少なくする要請がないがしろにさ
れないようにしなければならない。

部品をクランプするジョーから構成され、ジョーと該ジ
ョーと共にクランプされる部品の接触面が例えばサンド
ブラステイングによって得ることができるように幾分粗
く実現された位置決め固定装置が知られている。これら
の装置は全体として満足のゆくものではあるが時と共に
粗表面がなめらかに摩耗し粗さが失われてゆくことにな
る。接触面がなめらかになるにつれてクランプ効果は次
第に有効ではなくなってゆく。

また同様に従来より溝のついた平面から構成される固定
装置も提案されている。かかる平面は一般にプラスチッ
ク材料からなる円筒もしくは球を締めつけるようになっ
ている。その代わりとして、同様に溝を締めつけられる
丸みを帯びた部分を有する部品上に設けることもでき
る。かかる装置は例えばPCT出願公開WO83/02554号に記
述されている通りである。本装置は良好な結果を与えて
くれるがプラスチック部品が急速に劣化するためその寿
命は比較的短いという欠点がある。

本発明の目的は以上の欠点を除去して比較的長い寿命を
有する実効的な位置決めならびに固定装置を提供するこ
とである。

本発明は、互いに押しつけられ部品をクランプするよう
に配列された二個のクランプ部材から構成された、部品
を位置決め固定するための装置において、前記部品又は
クランプ部材が規則的に配列された一連の平面もしくは
曲面の小面を有する全体的に凸面の円形領域を備え、隣
接する前記小面どうしがその間にその頂点が凸状の鋭い
エッジもしくは点を形成する鈍角を形成し、対面する前
記クランプ部材又は部品に前記エッジもしくは点が圧縮
することを特徴とするものである。本発明の固定装置
は、クランプされる部品又はクランプ部材の凸状の鋭い
エッジもしくは点が対面する前記クランプ部材又は部品
に圧縮し、そこに接触圧が集中して把握力を強めること
により、位置決め固定を効果的に確実にするが、前記エ
ッジもしくは点は、鈍角で形成されているから、容易に
押しつぶされたり、摩耗することがなく、耐久性にすぐ
れている。

添付図面は本発明による部品を位置決めし固定するため
の装置の幾つかの態様と変形例を示したものである。

第１図ないし第４図に示した位置決め固定装置は固定ね
じ10,20を有し、該ねじ10,20は上部クランプ部材30と下
部クランプ部材40を通過した後シャックル50と共働し、
スリーブ60の位置決めと固定を可能にすると共にこれら
を弧形材70にクランプすることができる。

固定ねじ10,20の中心線11,21が平行ではなく、以下に述
べる理由から約10゜の角度を成していることにまず注目
されたい。

ねじ10,20は大きなヘッド12,22を備えることによって固
定装置が所定位置にあるときに適当な工具でかたく締め
付ける前にそれらの配置と相互の締め付けを容易にする
ようになっている。図面に描かれたねじは四角形のヘッ
ド12,22を備えているが、本発明の範囲から逸脱せずに
その他の形のヘッドを採用することができることは明ら
かである。

更に、ねじ10,20はそれぞれ平面14,24を形成し対応する
ねじヘッド12,22に対してだけでなく対向面上の球形部
分15,25に対しても支えられるようにした座金13,23を備
えている。（その働きは以下に述べる。）座金13,23は
ねじ10,20と最終的に係合した後、それらの基部でねじ1
0,20内の凹所16,26内に回転して入り込むという点に注
目されたい。かくして座金13,23は組立や消毒の如き作
業中にねじ10,20と一体に留まることになる。第２図に
はねじヘッド12に対して座金13が描かれており凹所16を
あらわしているが、座金は凹所26のほぼ下方部分内にあ
る。

ねじ10,20は更にそれぞれ螺刻された長さ17,27から構成
され以下に見るようにそれに対応するねじ切りした孔と
はまりあうようになっている。

ねじ10,20とそれらの座金13,23は典型的な場合としては
ステンレス鋼から製作されているため、耐久性があり消
毒に好適な部品を与えることができるようになってい
る。

上部クランプ部材30はねじ10,20のための中心線11,21上
に二つの通路31,32を備え、該通路の上部部分が33,34部
分で端ぐりされて座金13,23の球面15もしくは25と共働
するようになっている。凹所33,34は球形もしくは円錐
形の何れにもすることができる。割れの危険を避けるた
めに座金の球形部分15,25の表面だけでなく凹所33,34の
それも高度に研磨すべきである。

クランプ部材30の底面は更に、第４図に描かれているよ
うに通路31,32間に心取りしたソケットを備えている。
ソケット35は中央の凹所36を備えている。（その用途は
以下に説明する。） クランプ部材30はソケットの一方側に二番取りした横方
向領域37,38を備えており第３図に示したスリーブ60の
管状延長部61,62を角度をつけて配置することを可能に
する。

下部クランプ部材40は同様に先に述べた上部部材30に面
している。それはねじ10,20の中心線11,21上の二つの通
路41,42と、中心凹所44を有するソケット43、および二
つの二番取りした横方向領域45,46を備えており、これ
ら特徴のすべては第２図の斜視図か第３図の側面図の何
れかに見ることができる。

その下部部分でクランプ部材40は更に支持延長部47と、
傾斜面49を形成するジョー48を有しているが、それらは
特に第３図に見ることができる。

延長部47はねじ切り孔52,53が中心線11,21上に設けられ
ねじ10,20の螺刻部17,27を収容するシャックル50の面51
の支持面としての役割を果す。

ウエブにより接続された二つの三角形から成る断面71の
弧形部材70に固定装置が取付けられる第１図の実施例で
は、シャックル50が傾斜ジョー54を有し、該ジョー54と
下部クランプ部材40との間に弧形部材70が保持される。

先程述べたように本実施例は弧形部材上に取付けるため
のものである。このためにクランプ材30,40,50は特に第
４図に描かれているような僅かの曲率を有しており、該
曲率はその上部に固定装置が取付けられり孤形材の曲率
と適合している。言うまでもなく、他の実施例の場合、
シャックル50（もし存在する場合）と共にクランプ部材
30,40は平坦であり湾曲していない。

更にここに提示された位置決め固定装置は弧形部材の外
側でクランプされることになっているが、本発明の範囲
から逸脱せずに弧形部材の内側に配置されるように意図
した固定装置を製作することができることはいうまでも
ない。

クランプ部材30,40と共にシャックル50は典型的な場合
軽合金により製作されているが、その代わりに消毒に適
した合成材料により製作することができよう。

クランプ部材30,40との間で把持されるように意図した
波形スリーブ60についていえば、第３図に示すように球
63の何れかの側に配置された二つの管状延長部61,62を
備えることができる。第１図と第２図の変形では横方向
延長部64が一つだけ設けられ、その中心孔65はフレーム
ロッドやその他の接続片もしくは部材を案内する働きを
行う。

第５図に詳解した変形例の場合、スリーブは全体的に球
形の部分63を有している。本図中の球形部の小面につい
て注目されたい。それらは存在するけれども、第１図と
第２図には図示が省略されている。

第５図と第６図のスリーブは二つのシエル66,67から構
成されており、それらはそれぞれトラフ68もしくは69を
備えている。これらのトラフは中心通路65内に配置され
た固定ロッドもしくは皮膚突刺しピンを留める程の寸法
をしており、その長手方向と共に回転方向に抗してそれ
を固定する。

第6A図の変形例の場合、各半分シエル66もしくは67に形
成されたトラフ68は半円の断面形を備えている。

第6B図の実施例では、トラフ69は台形の形をした断面で
傾斜辺が他の二辺に対して垂直に対し７゜以上の角度を
形成している。第７図に描いた球形スリーブ63の外側は
六角面から成っている。他の多角形を使用することを考
えることができるのはいうまでもない。

第８図は球63の一方側に配置された管状延長部61,62を
有する第３図に示したスリーブ60の中心部分を描いたも
のであるが、該中心部分はずっと拡大されている。スリ
ーブ表面上に規則的な間隔をおいて配置された一連の小
面81に注意されたい。

第９図には小面81の拡大詳細図が示されている。正方形
の小面81が仮想円の中に閉接し、互に隣接する４個の仮
想円はその中心に該４個の円と交叉する円径の仮想円82
を有し、正方形の小面81は鋭い縁の辺83と隅84を有して
いる。仮想円82は球63の中心を頂点として約10゜の頂角
を有する円錐形を形成することが望ましい。

第10図の断面図は第９図のＸ−Ｘ線に沿って描いたもの
で一連の小面81で連続的面の共通の隅84を皆交叉するよ
うになっている。かくして各隅84はクンラプ材30,40の
ソケット35,43と接触する点となっている。

第11図の断面図は第９図のXI−XIに沿って描かれたもの
で鋭いエッジ83を垂直に交叉するようになっている。

第一番目の実施例に相応する第９図ないし第11図では小
面は平面となっているけれども、（第11図に相当する）
第12図の変形例では小面81は湾曲している。その結果、
より鋭い頂点が得られるため、それらはクランプ部材3
0,40のソケット35,43により有効に固定されることにな
る。

更に、小面がその他の多角形であっても差支えないこと
については当業者には明らかであろう。平面であれ曲面
であれ小面の存在の目的は両間に鋭いエッジもしくは点
をつくりだしクランプ部材としっかり把持される効果を
可能にするためと言い表わすことができる。

スリーブ部品60は全体として径が２〜8mmのピンもしく
はロッドにより横断させそれらを保持するためである。
そのため球形部分の径は典型的には15〜20mmとなろう。

原則としてはクランプ部材30,40はスリーブ60の材質よ
りも低い硬さをもった材質より製作されることになろ
う。そのためクランプ部材により形成された囲いはスリ
ーブの部分63よりも弾力的となろう。以上のことにもと
づいて多数の材質のものを選択することができる。例え
ば、スリーブ60は焼戻し鋼を、またクランプ部材は非焼
戻し鋼とすることができる。その代わりに鋼スリーブは
軽合金のクランプ部材もしくは例えばプラスチック材料
のより低い硬さを有するクランプ部材を有する軽合金ス
リーブと連携させることもできる。

今度は第１図ないし第４図に示した位置決め固定装置の
使用法を詳しく説明する。

各場合とも組立てに必要とするスリーブ60の種類を、二
つの横方向延長部61,62（第３図参照）を有するスリー
ブとするかそれとも一つの延長部64（第２図）を有する
スリーブとするか、あるいは二つの半球形シエル66,67
（第５図）から成る簡単な球形スリーブとするかまづ最
初に決定する。

中心孔65の径は組立てられる部品に応じて選ぶ。

その後組立体を孤形材上に直接取付けることになるがし
かし部品50の対応ねじ切り孔52,53内のねじ10,20をしっ
かり締めつけることはもちろんない。球形部分60と共に
孤形材70を要求に従って配置する。

今やクランプ部材30の横方向隙間37,38とクランプ部材4
0の45,46の働きが約40゜までの角度配位の範囲内でクラ
ンプ部材30,40に制約されずに管状部分64、もしくは61,
62を配位さえることができるという点にあることが理解
できよう。

適当な位置決めが達成されると、ねじ10,20を締めて組
立体をロックすることができるが、次いで任意の時にロ
ック解除して任意の調整を行うことができることはいう
までもない。

中心線11,21が厳密には平行でなく相互に約10゜の角度
を構成するということを顧慮するとねじの締めつけによ
ってクランプ部材30,40を曲げることになるため、スリ
ーブと孤形部材の双方の安全度をいかに改善するかが理
解されるであろう。

クランプ部材30および（もしくは）40のたわみによる変
形はその球形部分15もしくは25が球形もしくは円錐形ソ
ケット33,24内に静止する座金13,23の遊びによって補償
される。これら座金は保留効果を増す一方で摩擦を少な
くする働きをする。実際上は座金の球形部材15,25は対
応ソケットとの接触が丸みをおびた部分のほぼ中心で行
われるような寸法とすべきである。

クランプ部材30,40の凹所36,44はそれらがスリーブの球
形部分上に支点を二重にするためそれぞれクランプ部材
30,40の弾力性を増加させ締付力を向上させる働きをす
る。

第13図ないし第15図は同様に外部固定装置に使用される
位置決め固定装置の第二番目の実施例を描いたものであ
る。

固定体100はねじ101,102によって幾つかの突通しビン上
にクランプするためのもので、この目的のためにジョー
103,104は突通しピン（図面に示さず）をクランプする
ための通路105を形成している。

突通しピン用のこの固定体100は更にクランプ部材110と
共働するための内側円形溝（図示せず）を有する円筒形
部分106から構成される。

この目的のために部材110はその下部部分が円筒形部分1
06の内側円形溝内に係合するようにした脚部113,114を
有したクランプ部材111,112を備えている。クランプ部
材111,112間はその上端部で蝶ナット116と係合した螺刻
ロッド115が横断している。クランプ部材111,112は二個
の円筒片121,122（第14図）から成るスリーブ120を保持
し、該片121,122自体は該二片121,122に共通な孔内にロ
ッド123aを保持している。前述の例と同様、この、ロッ
ド123aを保持する孔の断面は多角形とすることができ
る。

ナット116の作用によってクランプ部材111,112が締まる
と脚部113,114は部分106の溝に対してしっかり支えられ
上部組立体110の回転を妨げる。クランプ部材111,112は
互いに面するように配置された円形面117,118を備えて
いて、該円形面に対して円筒片121,122の円形面123,124
は支えられることになる。これらの円形面123,124はそ
れらの間に鋭いエッジを形成する矩形小面列を形成して
いる。第14図の実施例の場合、この小面列は円筒片121,
122の横方向部分のドームを分割する球形部分もしくは
区域に沿って配列されている。この場合、この小面はク
ランプ部材111,112を構成する材質よりも堅い材質によ
り作られた平面となっている。

第15図の変形例では内側の円形面117,118が円錐台形の
孔の形をしていることを除けば第14図のクランプ部分と
同じ形をしたクランプ部材111,112が再び備えられてい
る。ロッド123aをクランプするための円筒片121,122は
同様に円錐台形の横方向部分125,126で円錐台形部分の
母面に沿って配列された一連の矩形小面を形成したもの
を備えている。この小面はそれらの間に対応するなめら
かな部分に対して支えられる鋭いエッジを形成し、クラ
ンプ部分111,112の円錐台の形をしている。前述の実施
例や変形例の場合のように円筒片121,122はクランプ部
材111,112よりも硬い材質から作られることになろう。

本分中に述べた実施例と変形例は先行技術において従来
から知られているものよりもはるかに良好なクランプ効
果を与えるクランプ部材によって部品を位置決め固定す
る手段を提示したものである。このクランプ効果は隣接
する小面がそれらの間に鋭いエッジや点を形成するよう
にクランプされる部品の領域にわたって配列されたクラ
ンプされる部品上の一連の平面もしくは曲面を提供する
ことによって得られる。小面から成るクランプ固定され
る部品はクランプ部材のそれよりも硬質の材料より作ら
れる。このため小面によって形成される鋭いエッジもし
くは点がクランプ部材内に弾変形をつくりだすことを可
能にするため特に有効なクランプ効果を提供することに
なる。代替的に小面をクランプ部材に設けることができ
ることは当業者にとって明らかであろう。その場合には
クランプ部材はクランプされる部品の材料よりも硬質の
材料によって作ることになろう。

【図面の簡単な説明】 第１図は円弧形クレードル材（点線で示す）上に配置さ
れ中心球から出る管状部を含む案内スリーブ（同様に点
線で示す）を保持する位置決め固定装置の斜視図、 第２図は第１図に示した要素の分解斜視図、 第３図はこの場合中心球の一方側に延びる管状部分を有
するスリーブが示されているという点を除けば先に示し
た装置の側面図、 第４図は第３図のIV−IV線に沿って描いた断面図、 第５図は球形スリーブの側面図、 第6A図と第6B図は異なる実施例における第５図のスリー
ブの断面図、 第７図はスリーブの変形の側面図、 第８図は球形部分の表面に規則的に配列された小面を示
す第３図のスリーブの中心部分の拡大図、 第９図は平面の小面を有する第一実施例における、小面
を詳細に示した第８図に示したスリーブの表面の小さな
部分の拡大図、 第10図は第９図のＸ−Ｘ線に沿って描いた断面図で同様
にクランプ部材の一部を含んだもの、 第11図は第９図のXI−XI線に沿って描いた断面図で同様
にクランプ部材の一部を含んだもの、 第12図は第10図に似ているが凹面の小面を有する第２実
施例のものの断面図、 第13図は突刺しピンを格納するための位置決め固定装置
の斜視図、 第14図は接続バーを位置決め固定するための第13図の装
置の側面図で、クランプ部材の上部断面を部分的に示し
たもの、 第15図は第14図の部品の変形の側面図。 10,20;101,102……固定ねじ 11,21……固定ねじの中心線 30,40;111,112……クランプ部材 81……小面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−111344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−66147（ＪＰ，Ａ) 実公 昭49−35919（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭47−6905（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭46−20470（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4541422（ＵＳ，Ａ) 米国特許4127119（ＵＳ，Ａ) 国際公開83102554（ＷＯ，Ａ)

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに押しつけられ部品をクランプするよ
   うに配列された二個のクランプ部材から構成された、部
   品を位置決め固定するための装置において、前記部品又
   はクランプ部材が規則的に配列された一連の平面もしく
   は曲面の小面を有する全体的に凸面の円形領域を備え、
   隣接する前記小面どうしがその間にその頂点が凸状の鋭
   いエッジもしくは点を形成する鈍角を形成し、対面する
   前記クランプ部材又は部品に前記エッジもしくは点が圧
   接することを特徴とする位置決め固定装置。
2. 【請求項２】位置決め固定される前記部品が円形の形状
   をなし、その少なくとも一部が一連の前記小面を備え、
   該部品と接触するクランプ部材の表面がなめらかである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】位置決めされる前記部品が少なくとも一つ
   の前記小面付き部分を有する球もしくはスリーブを備え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。
4. 【請求項４】前記球がロッドを格納するための中心孔を
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   装置。
5. 【請求項５】前記球が中心孔の軸に沿って二つの部分に
   分割されることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の装置。
6. 【請求項６】前記球が球の両側に前記孔を延ばす管と一
   体であることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の装置。
7. 【請求項７】前記部品が少なくとも一つの小面付き部分
   を有する円筒の形をしていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の装置。
8. 【請求項８】前記小面付き部分が円錐台の形をしている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。
9. 【請求項９】前記円筒がその軸に対して垂直な中心孔を
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   装置。
10. 【請求項１０】前記円筒が中心孔の軸に沿って二つの部
    分に分割されることを特徴とする特許請求の範囲第９項
    に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記の連続した小面が該小面付き領域を
    把持する材料よりも硬質の材料上に配置されることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
12. 【請求項１２】前記材料がそれぞれ焼戻し鋼と非焼戻し
    鋼であることを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載
    の装置。
13. 【請求項１３】前記材料がそれぞれ鋼と軽金属であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載の装置。
14. 【請求項１４】前記材料が種々の硬さを有する軽金属合
    金であることを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載
    の装置。
15. 【請求項１５】前記材料がそれぞれ軽金属とプラスチッ
    ク材料もしくは合成材料であることを特徴とする特許請
    求の範囲第11項に記載の装置。
16. 【請求項１６】前記材料が異なった硬さの合成材料であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載の装
    置。