JP2003509143A - 外科用トルク制限装置 - Google Patents
外科用トルク制限装置Info
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- A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
- A61B17/88—Osteosynthesis instruments; Methods or means for implanting or extracting internal or external fixation devices
- A61B17/8875—Screwdrivers, spanners or wrenches
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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Abstract
Description
めの装置に関する。
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
。
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。
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。
望がある。
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。
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。
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。
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。
で同様の部材を表す。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
シャフトおよびフランジの横断面図である。
I−IIに沿ったベース部材の内面の横断面図である。
: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。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Applications Claiming Priority (3)
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