JP2003509143A - 外科用トルク制限装置 - Google Patents

外科用トルク制限装置

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JP2003509143A
JP2003509143A JP2001523181A JP2001523181A JP2003509143A JP 2003509143 A JP2003509143 A JP 2003509143A JP 2001523181 A JP2001523181 A JP 2001523181A JP 2001523181 A JP2001523181 A JP 2001523181A JP 2003509143 A JP2003509143 A JP 2003509143A
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Abstract

(57)【要約】 回転可能な架構（２４）；前記架構（２４）の第一端部内にかみ合わされかつ回転装置とのかみ合いのための入力柄（４）を有するベース部材（３）；前記架構（２４）の第二端部を通って延び、かつシャフト（１３）のまわりに配置されたフランジ（１１）を有し、それによりフランジ（１１）およびベース部材（３）が隣接面を有する出力シャフト（１３）；ベース部材（３）の面およびフランジ（１１）の面にある複数の窪みであって、この窪みは相互アライメントのために位置決め可能である窪み；対向する窪みの夫々の対内および対の間に配置されたボール（１６）；および架構２４の対向する第二端部とフランジ１１との間で出力シャフト（１３）のまわりに配置された弾性部材（１８）であって、弾性部材（１８）が力を加えてボール（１６）と対向面との間の駆動連結を維持し、弾性部材（２４）によってボール（１６）に加えられたトルクがフランジ（１１）によってボール（１６）に加えられた逆トルクに越される場合に駆動連結が切り放される弾性部材、を含むことを特徴とする外科用トルク制限装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、動力投入中に骨ネジに加えられるトルク量を調節しかつ制限するた
めの装置に関する。
【０００２】 （背景技術） 固定ネジ、または骨ネジは、手術中に一般に使用されて、骨破損部の適切な整
復を助ける、すなわち例えば、骨断片を整列させかつ安定化するために破損部の
領域を横切ってプレートを骨に固定し、負荷を骨からプレートに転移する。骨ネ
ジは典型的には自己穿孔性（self-drilling）かつ自己雌ネジ立て（self-tappin
g）であり、それ故、ドリルまたはその他の動力装置による挿入を必要とし、こ
れらは典型的には１０００ＲＰＭの位数の速度で回転する。しかしながら、ドリ
ルの全てのトルクがネジ頭に連続的に伝動されたならば、ネジが或る抵抗に一旦
直面すると、ネジがすり減るであろう。その結果として、ネジ頭に適用されるト
ルク量を制限するための装置が、外科整復において使用するために必要とされる
。
【０００３】 動力工具により製造中の加工品に適用されるトルク量を制限するその他の応用
について、トルク制限装置が開発されていた。従来技術の装置の例として、米国
特許第5,437,524号明細書、同第5,004,054号明細書、同第4,867,019号明細書、
同第4,712,456号明細書および同第4,262,501号明細書に開示された装置が挙げら
れる。しかしながら、これらの装置のいずれもが、外科整復における使用のために
設計されなかった。これら従来技術の装置の或る種の装置について行なわれた試
験は、それら装置が手術室の無菌環境における使用で必要とされる程に、圧熱滅菌
され得ないことを示す。
【０００４】 例えば、滅菌し得ずまたは圧熱滅菌される場合に分解する重質グリースまたは
重質オイルを、典型的には従来技術の装置は使用する。加えて、駆動プレート間
の駆動連結を確立するためにコイルばねを、従来技術の装置は一般に使用する。
しかしながら、コイルばねの弾性は、圧熱滅菌に必要とされる高温への反復露出
により変化することがあり、これが、加えられた最大トルクをトルク制限器によ
って正確に調節する手術者の能力に影響する。また、従来技術の装置の移動部分
の磨耗の結果として、ほこり、石つぶまたは錆を、この装置は内部に蓄積し、こ
れが今度は、その装置を圧熱滅菌する能力に影響する。
【０００５】 前述の説明が示すように、外科整復に使用し得るトルク制限装置についての要
望がある。
【０００６】 （発明の開示） 本発明は、外科整復に使用するためのトルク制限装置に関する。好ましい実施
態様において、トルク制限装置は（ａ）ベース部材、（ｂ）架構、（ｃ）出力シ
ャフトであって、そのまわりにフランジが取り付けられる前記シャフト、（ｄ）
駆動連結、および（ｅ）弾性部材を含む。架構にねじ込まれることが好ましいベ
ース部材は、回転エネルギーを動力ドリルから装置の駆動連結に伝動するために
利用できる。駆動連結は、ベース部材の内面における凹み（divots）と、ねじ廻
しビットに機能し得る形で連結される出力シャフトに取り付けられるフランジの
対向面における相補窪みとの間にかみ合わされた複数の伝動ボールを含む。伝動
ボールは、複数のばね座金の力により凹み中で維持され、前記力は出力シャフト
のフランジとベース部材に対向する架構の端部との間で作用する。
【０００７】 ネジが骨中でしっかりと締まるにつれて、ネジがトルクを伝動ボールに加え、
このようなトルクが出力シャフトおよびボールがかみ合わされるフランジを通っ
て伝動される。ネジにより生じたトルクは、弾性部材の力により生じたトルクと
は向かい合っている。ネジにより生じた逆トルクが、弾性部材の力により生じた
トルクを一旦越えると、逆トルクはボールをベース部材中の凹みから押しやり、
それによりベース部材と出力シャフトとの間の駆動連結を切り放し、ネジが過度
に締められることを防止する。ネジに適用される最大トルクは、ベース部材を架
構へネジで廻して入れたり出したりすることにより調節でき、それにより弾性部
材を圧縮または弛緩させ、従って伝動ボールに弾性部材によって加えられる力ひ
いてはトルクを増減する。
【０００８】 トルク制限装置は、外科整復における使用に必要とされる、（１０００ＲＰＭ
の位数の）高回転および滅菌操作を持続するように設計される。好ましい実施態
様において、ベース部材中の凹みは、このような凹みに出入りする伝動ボールの
回転動作を容易にするように成形され、それにより、移動部分の磨耗ひいては反
復使用および反復圧熱滅菌の結果として蓄積し得るほこり、石つぶまたは錆の量
を減少させる。また、この特徴は、滅菌し得ずまたは高温で分解する重質潤滑油
または重質グリースの必要性をなくす。また好ましい実施態様では、弾性部材と
して、コイルばねに代えて、複数のばね座金を使用する。ばね座金の弾性は、圧
熱滅菌に必要とされる高温への初期の露出後にごく僅かに変化する。
【０００９】 コイルばねまたはその他の弾性部材が代わりに使用できるが、コイルばねの弾
性は反復圧熱滅菌により連続的に変化することがあり、それにより前記装置の最
大トルク整復を正確に調節する能力を妨げる。広範囲のトルク整復にわたる前記
装置の正確な調節が、ねじを廻してベース部材を架構に入れたり出したりする特
徴によっても可能にされる。
【００１０】 本発明のその他の特徴が以下に示される。 本発明の好ましい特徴が添付図面に開示され、同様の参照記号は幾つかの図中
で同様の部材を表す。
【００１１】 （発明を実施するための最良の形態） 図１−５を参照すると、本発明の好ましい実施態様は、次の五つの主要な構成
部材を含む。 （ａ）入力柄４およびハブ５を含む一つの片から形成されるベース部材３、 （ｂ）内部シャフト部分１０、フランジ１１、および出力シャフト部分１３を含
むシャフト９、 （ｃ）外部架構２４、 （ｄ）ハブ５の凹み２９およびフランジ１１の貫通孔１２を占める伝動ボール１
６を含む駆動連結３０、および （ｅ）複数のばね座金１９を含む弾性部材１８。
【００１２】 本発明品は下記のように組み立てられる。 ベース部材３は入力柄４およびハブ５を含む単一部材からつくられる。入力柄
４は、この柄がドリル、回転工具、またはその他のこのような器具のつかみに固
定され得るように設計される。ハブ５の外面は、ハブが架構２４の一端にある大
きいネジ山付き開口部２５にねじ込まれるようにねじ切り（不図示）される。止
めネジ２３は架構２４の表面にある小さいネジ山付き開口部２６にねじ込まれて
、ハブ５の側面にある溝２８の一つとかみ合い、それによりベース部材３が架構
２４に対し回転することを防止する。ベース部材３はさらに止め輪２および後部
架構プレート１により適所に固定される。それ故、ベース部材３および架構２４
は後の文節に記載される様式でシャフト９と共に、またはシャフト９の周りで単
一部材として回転する。
【００１３】 架構２４内に部分的に配置されたシャフト９は、小さい内部シャフト部分１０
、フランジ１１、および出力シャフト部分１３を含む単一片からつくられる。内
部シャフト部分１０はハブ５の窪み６内で回転する。ボールベアリング７および
、だぼ８もまた、窪み６内にぴったり合い、内部シャフト部分１０の回転を促進
する。内部シャフト部分１０はフランジ１１に結合され、このフランジは出力シ
ャフト部分１３に結合され、この出力シャフト部分はフランジ１１から、大きい
ネジ山付き開口部２５の反対側の、架構２４にある小さい開口部２７を通って延
びる。出力シャフト部分１３の端部に開口部１４があり、この中にドリルビット
、ねじ廻しビット、または同様の物体（示されていない）を保持するための標準
の結合装置３２が挿入される。出力シャフト部分１３にある孔１５および結合装
置３２にある孔（示されていない）を通るだぼ３１により、結合装置３２は開口
部１４に固定される。入力柄４、ハブ５、内部シャフト部分１０、フランジ１１
、出力シャフト部分１３、架構２４、および結合装置３２の全てが共通の回転軸
を共有する。
【００１４】 ハブ５と出力シャフト部分１０との間の駆動連結３０は複数の伝動ボール１６
によって確立される。好ましい実施態様において、伝動ボール１６はフランジ１
１の貫通孔１２に配置され、前記貫通孔１２は図４に示される。伝動ボール１６
は平らなベアリング座金１７により貫通孔１２に維持され、前記ベアリング座金
は出力シャフト１３のまわりに配置されてハブ５と反対側のフランジ１１の面を
覆う。平らなベアリング座金１７の表面は焼き入れされて磨耗および摩擦を軽減
し、それにより前記装置中に蓄積し得るほこり、石つぶまたは錆の量を減少させ
る。
【００１５】 別法では、伝動ボール１６は、フランジ１１の表面にある、貫通孔よりもむし
ろ窪み（示されていない）に配置され得るが、これは分離した平らなベアリング
座金１７に代えてフランジ１１の表面を焼き入れするさらに複雑な方法を必要と
するであろう。フランジ１１の窪みに代えて貫通孔を使用することは、シャフト
９の軸方向の運動がなく、相応じてドリルビットまたはネジに対する打撃または
衝撃がないという付加的な利点を示す。
【００１６】 いずれの実施態様においても、夫々の伝動ボール１６の直径は、フランジ１１
にある貫通孔１２または窪みの深さより若干大きく、その結果、夫々の伝動ボー
ル１６の僅かな部分がフランジ１１を越えて延びてハブ５の内面中の凹み２９に
かみ合う。凹み２９の数および配置は、フランジ１１にある貫通孔１２の数およ
び配置に合致し、その結果、夫々の伝動ボール１６が凹み２９および貫通孔１２
の両方に同時にかみ合うことができる。
【００１７】 ベース部材３とシャフト９との間の駆動連結３０は弾性部材１８によって維持
され、弾性部材は好ましい実施態様では複数のばね座金１９を含む。ばね座金の
弾性が、反復圧熱滅菌に必要とされる高温に影響されないので、ばね座金１９が
好ましいが、コイルばねまたはその他の弾性部材も同様に使用し得る。ばね座金
１９は、一端で平らなベアリング座金１７に対しまた他端で推力ベアリング座金
２０に対し力を加える。推力ベアリング座金２０は開口部２１を有し、この開口
部中を出力シャフト部分１３が通る。架構２４にある出力シャフト部分１３の回
転を促進するために複数のボールベアリング２２が開口部２１中の出力シャフト
部分１３のまわりに配置される。
【００１８】 平らなベアリング座金１７に対するばね座金１９の力が、伝動ボール１６をハ
ブ５にある凹み２９に保持し、それによりベース部材３とシャフト９との間の駆
動連結を確立する。回転装置またはその他の装置による柄４の回転は、出力シャ
フト１３にあるドリルビットの回転をもたらす。ネジ（示されていない）が骨中
でしっかり締まるにつれて、このネジが逆トルクを出力シャフト部分１３に加え
、これがフランジ１１により伝動ボール１６に伝動される。伝動ボール１６に対
する逆トルクが一旦ばね座金１９からのトルクを越えると、逆トルクが伝動ボー
ル１６を凹み２９から外し、こうして入力柄４とシャフト９との間の駆動連結３
０を切り放し、それによりネジの過度の締め付けを防止する。
【００１９】 好ましい実施態様において、図５に示された凹み２９は、ボールエンドミルを
使用して、ベース部材３がその軸のまわりで回転されるにつれて、窪みを形成す
ることで成形される。その結果として得られた凹み２９の形状は湾曲楕円と称さ
れてもよく、この形状は、このような凹み２９に出入りする伝動ボール１６の回
転動作を容易にし、それにより移動部分の摩擦を減少させ、ひいては反復使用お
よび反復圧熱滅菌の結果として蓄積し得るほこり、石つぶまたは錆の量を減少さ
せる。
【００２０】 また、この形状は、滅菌できずまたは圧熱滅菌により分解する重質潤滑油また
は重質グリースの必要性をなくす。また、湾曲楕円形状は、伝動ボール１６が時
計方向で装置の回転軸のまわりを移動しているか、または反時計方向で装置の回
転軸のまわりを移動しているかにかかわらず、伝動ボール１６が同じ形状に当面
する点で対称である。この対称という特徴は、前記装置が右ねじ用に若しくは左
ねじ用に使用されること、またはこのようなネジの挿入若しくは除去に使用され
ることを可能にする。
【００２１】 ネジに加えられる最大トルクは、伝動ボール１６に対しばね座金１９により加
えられる力の関数である。従って、ネジに加えられる最大トルクは、ばね座金１
９によって加えられる力を加減することにより調節でき、これは架構２４内で、
ばね座金１９に占有される有効長さを加減することにより達成し得る。好ましい
実施態様において、ばね座金１９に占有される長さ、従ってネジに加えられる最
大トルクは、止めネジ２３をゆるめ、所望のトルク整復に到達するまでベース部
材３を架構２４へ、ネジを廻して入れたり出したりし、次いで止めネジ２３を再
度締め付けてハブ５中の溝２８の一つにかみ合ってベース部材３を架構２４に固
定することにより調節される。ベース部材３の締め付け特徴および止めネジ２３
とかみ合うための多数の溝２８の存在は、広範囲のトルク整復にわたって本発明
品の最大トルクの正確な調節を可能にする。
【００２２】 上記の好ましい実施態様の構成部材の全てが、磨耗および摩擦を軽減し、滅菌
でき、そして反復圧熱滅菌に耐えることができる、ステンレス鋼またはその他の
材料からつくられる。その他の材料が同様に使用し得るが、その結果として性能
、正確さ、または耐久性の劣化があるかもしれない。
【００２３】 本発明の種々の説明が上記されるが、種々の特徴が単独でまたはそられのあら
ゆる組み合わせで使用され得ることが理解されるべきである。それ故、本発明は
本明細書に示された特に好ましい実施態様のみに限定されるべきではない。
【００２４】 さらに、本発明の範囲内での変形および改良は、本発明が関係する分野の当業
者に思い浮かぶことが理解されるべきである。それ故、本発明の範囲内にある本
明細書に示された開示から当業者により容易に得られる全ての適当な改良は、本
発明の更なる実施態様として含まれるべきである。それ故、本発明の範囲は特許
請求の範囲に示されたように特定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トルク制限装置の実施態様の分解図を示す。
【図２】 組み立てられた図１の本発明品の側面断面図を示す。
【図３】 組み立てられた図２の本発明品の外部図を示す。
【図４】 架構および伝動ボールを除去した、図１の線Ｉ−Ｉに沿った出力
シャフトおよびフランジの横断面図である。
【図５】 出力シャフト、伝動ボール、および架構を除去した、図１の線Ｉ
Ｉ−ＩＩに沿ったベース部材の内面の横断面図である。
【符号の説明】 １：後部架構プレート、２：止め輪、３：ベース部材、４
：入力柄、５：ハブ、６：窪み、７：ボールベアリング、８：だぼ、９：シャフ
ト、１０：内部シャフト部分、１１：フランジ、１２：貫通孔、１３：出力シャ
フト、１４：開口部、１５：孔、１６：伝動ボール、１７：ベアリング座金、１
８：弾性部材、１９：ばね座金、２０：推力ベアリング座金、２１：開口部、２
２：ボールベアリング、２３：止めネジ、２４：架構、２５：ネジ山付き開口部
、２６：小さいネジ山付き開口部、２７：小さい開口部、２８：溝、２９：凹み
、３０：駆動連結、３１：だぼ、３２：結合装置。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１１月２８日（２００１．１１．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 ドイツ特許出願公開第３３４４６００号明細書によって、本請求項１の前段部
分にかかるトルク制限装置は知られている。この公知装置の窪み−これはトルク
伝動ボールを収容する−は、球形状である。米国特許第３９４２３３７によって
、本請求項１の前段部分にかかる別のトルク制限装置が知られている。この公知
装置の窪み−これはトルク伝動ボールを収容する−は、角柱形状である。これら
両公知装置では、前記ボールが窪みへ出入りするボールの回転動作が、突然起こ
らなければならず、これは望ましくない大きな摩擦となる。ドイツ実用新案公報
第９２００９８０号によって、さらに本請求項１の前段部分にかかるトルク制限
装置が知られている。この公知装置の窪み−これはトルク伝動ボールを収容する
−は、一定の半径幅を有する扇形状にされている。このような形状は不利である
。なぜなら前記ボールが、拡張された扇形にしっかりと保持されないからである
。加えて、前記ボールは常にこれら扇形（回転位相で）の一端に位置決めされて
いるので、前述の球形状窪みについての欠点と同様な欠点が当てはまる。 前述の説明が示すように、外科整復に使用し得るトルク制限装置についての要
望がある。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一端部および第二端部を有する、回転可能な架構（２４）
    ； 前記架構（２４）の第一端部内にかみ合わされたベース部材（３）であって、
    このベース部材（３）は回転装置とのかみ合いのための入力柄（４）を有する前
    記ベース部材； 前記架構（２４）の第二端部を通って延びる出力シャフト（１３）であって、
    この出力シャフト（１３）は、出力シャフト（１３）のまわりに配置されたフラ
    ンジ（１１）を有し、前記フランジ（１１）および前記ベース部材（３）が隣接
    面を有する前記出力シャフト； 前記ベース部材（３）および前記フランジ（１１）の前記面における複数の窪
    みであって、前記窪みは相互アライメントのために位置決め可能である前記窪み
    ； 対向する前記窪みの夫々の対内および対の間に配置されたボール（１６）；お
    よび、 前記架構（２４）の対向する前記第二端部と前記フランジ１１との間で前記出
    力シャフト（１３）のまわりに配置された弾性部材（１８）であって、この弾性
    部材（１８）が力を加えて前記ボール（１６）と対向面との間の駆動連結を維持
    し、前記弾性部材（２４）によって前記ボール（１６）に加えられたトルクが前
    記フランジ（１１）によって前記ボール（１６）に加えられた逆トルクに越され
    る場合に前記駆動連結が切り放される前記弾性部材、 を含むことを特徴とする外科用トルク制限装置。
  2. 【請求項２】 前記ベース部材（３）が前記架構（２４）の第一端部にねじ
    込みによりかみ合わされ、前記ベース部材（３）を前記架構（２４）へねじを廻
    して入れたり出したりすることによりトルクが調節可能であり、それにより前記
    弾性部材（１８）を圧縮または膨張させる、請求項１に記載の外科用トルク制限
    装置。
  3. 【請求項３】 前記フランジ（１１）の面における前記窪みが、前記フラン
    ジ（１１）を通って延び、そしてさらに前記フランジ（１１）と前記弾性部材（
    １８）との間でシャフト部材のまわりに配置された平円盤部材を含んで、前記フ
    ランジ（１１）の前記窪み中に前記ボール（１６）を保持する請求項１に記載の
    外科用トルク制限装置。
  4. 【請求項４】 前記ベース部材（３）の面における前記窪みが対称であり、
    その結果、前記ボール（１６）が時計方向に前記装置の回転軸のまわりを移動し
    ているかまたは反時計方向に前記軸のまわりを移動しているかにかかわらず、前
    記ボール（１６）が、同じ形状の前記窪みに当面する請求項１に記載の外科用ト
    ルク制限装置。
  5. 【請求項５】 前記ベース部材（３）の面における前記窪みが湾曲楕円形状
    に形成され、前記湾曲楕円の端部が、ベース部材軸のまわりを前記ベース部材（
    ３）が回転することにより形成された円上にあって、前記ベース部材（３）の前
    記窪みに入ったり出たりする前記ボール（１６）の回転動作を促進する請求項１
    に記載の外科用トルク制限装置。
  6. 【請求項６】 弾性部材（１８）が複数のばね座金（１９）を含む請求項１
    に記載の外科用トルク制限装置。
  7. 【請求項７】 前記架構（２４）、前記ベース部材（３）、前記入力柄（４
    ）、前記出力シャフト（１３）、前記フランジ（１１）、前記ボール（１６）、
    平円盤部材、および前記弾性部材（１８）がステンレス鋼でつくられている請求
    項１に記載の外科用トルク制限装置。
  8. 【請求項８】 装置の全ての構成部材が、装置の運転に影響せずに圧熱滅菌
    され得る請求項１に記載の外科用トルク制限装置。
JP2001523181A 1999-09-14 2000-08-17 外科用トルク制限装置 Pending JP2003509143A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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US09/395,151 1999-09-14
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