(57)【要約】高度な初期安定性により、穴にねじ込まれ、そこにセルフロックするアンカーに関する。当該アンカーは粗いねじ山の、セルフタッピング式先端部を有する。アンカーの中央領域は複数のらせん状フルートおよび介在するランドで形成される。かかるランドは圧縮エッジを含む。圧縮エッジは、アンカーが適所にねじ込まれる間、母材の内面に、円周方向にスイープする圧縮歪みを付加するように構成される。アンカーの冠状端部は、穴の縁部周囲でのキノコ状の膨張を最小化する閉栓外形を含む。らせん状溝は圧縮エッジおよびフルートと交わる。らせん状溝は、押込み、および、閉じ込められた母材を移動するように機能する可変ピッチおよび減少する深さを有し、それにより、安定性および他のメリットを強化する。骨での応用では、溝は母材小片を受容し、治癒を促進および強化する。【選択図】図７
2019506220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材にねじ込まれる形式のアンカーであって、
先端部、冠状端部、および、前記先端部と前記冠状端部の間に延在する本体の中央領域を有する本体であって、
前記先端部は、前記本体が第１の回転方向で強制的に回転されるとき、前記本体を前記穴に漸進的により深く前進させる先端ねじ山プロファイルを有し、
前記中央領域は、長手方向に延在するフルートと、その間に位置するランドとの配列を含み、前記各フルートは深さを有し、前記各ランドは、前記アンカーが所定位置にねじ込まれる間、圧縮作用により前記母材の内面に対して、周方向にスイープする圧縮歪みを付加するように構成された圧縮エッジを形成する、本体と、
前記中央領域に沿って渦巻状であり、且つ、前記圧縮エッジの各々と少なくとも１回交わる、少なくとも１つのらせん状溝と、を備えることを特徴とするアンカー。
【請求項２】
前記らせん状溝は、前記フルートの深さ以上の深さを有することを特徴とする請求項１に記載のアンカー。
【請求項３】
前記らせん状溝の深さは、前記フルートの深さの約１倍から４倍の間の深さであることを特徴とする請求項２に記載のアンカー。
【請求項４】
前記先端ねじ山プロファイルは、少なくとも１つのらせん状谷部パターンを形成し、前記らせん状溝は、前記らせん状谷部パターンに対して、連続する拡張部として直接結合することを特徴とする請求項１に記載のアンカー。
【請求項５】
前記先端ねじ山プロファイルは、ほぼ一定のピッチを有し、前記らせん状溝は可変ピッチを有することを特徴とする請求項４に記載のアンカー。
【請求項６】
前記らせん状溝の前記可変ピッチは、前記先端部に隣接する前記先端ねじ山プロファイルの前記ピッチにほぼ等しく、前記らせん状溝の前記可変ピッチは、前記冠状端部に隣接する前記先端ねじ山プロファイルの前記ピッチよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のアンカー。
【請求項７】
前記アンカーは、前記中央領域および前記先端部に亘って連続した、テーパ状谷部のコア径を有することを特徴とする請求項４に記載のアンカー。
【請求項８】
前記先端ねじ山プロファイルは一条ねじの形態であることを特徴とする請求項４に記載のアンカー。
【請求項９】
前記先端ねじ山プロファイルは右手方向の捻れを有し、前記各圧縮エッジは左手方向のらせん状捻れを有し、前記フルートは、前記圧縮エッジの前記左手方向の捻れに対応する左手方向のらせん状捻れを有することを特徴とする請求項１に記載のアンカー。
【請求項１０】
先端部、冠状端部、および、前記先端部と前記冠状端部の間に延在する本体の中央領域を有する本体であって、
前記先端部は、前記本体が第１の回転方向で強制的に回転されるとき、前記本体を骨切り部位に漸進的により深く前進させる先端ねじ山プロファイルを有し、
前記中央領域は、長手方向に延在するフルートと、その間に位置するランドとの配列を含み、前記各フルートは深さを有し、前記各ランドは、前記アンカーが所定位置にねじ込まれる間、圧縮作用により前記骨切り部位の内面に対して、周方向にスイープする圧縮歪みを付加するように構成された圧縮エッジを形成する、本体と、
前記中央領域に沿って渦巻状であり、且つ、前記圧縮エッジの各々と少なくとも１回交わる少なくとも１つのらせん状溝を備えることを特徴とする椎弓根スクリュー。
【請求項１１】
前記らせん状溝は、前記フルートの深さ以上の深さを有することを特徴とする請求項１０に記載の椎弓根スクリュー。
【請求項１２】
前記先端ねじ山プロファイルは、少なくとも１つのらせん状谷部パターンを形成し、前記らせん状溝は、前記らせん状谷部パターンに対して、連続する拡張部として直接結合することを特徴とする請求項１０に記載の椎弓根スクリュー。
【請求項１３】
前記先端ねじ山プロファイルは、ほぼ一定のピッチを有し、前記らせん状溝は、可変ピッチを有し、前記らせん状溝の前記可変ピッチは、前記先端部に隣接する前記先端ねじ山プロファイルの前記ピッチとほぼ等しく、前記らせん状溝の前記可変ピッチは、前記冠状端部に隣接する前記先端ねじ山プロファイルの前記ピッチよりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の椎弓根スクリュー。
【請求項１４】
母材に前処理された穴にねじ込まれる形式のアンカーであって、
先端部、冠状端部、および、前記先端部と前記冠状端部との間に延在する本体の中央領域を有する本体であって、
前記先端部は、前記本体が右手方向の回転方向で強制的に回転されるとき、前記本体を前記穴に漸進的により深く前進させる先端ねじ山プロファイルを有し、前記先端ねじ山プロファイルは少なくとも１つのらせん状谷部パターンを形成し、前記先端ねじ山プロファイルはほぼ一定のピッチを有し、
前記中央領域は、長手方向に延在するフルートと、その間に位置するランドとの配列を含み、前記各フルートは深さを有し、前記各ランドは、前記アンカーが前記前処理された穴にねじ込まれる間、圧縮作用により前記母材の内面に対して、周方向にスイープする圧縮歪みを付加するように構成された圧縮エッジを形成し、前記各圧縮エッジは左手方向のらせん状捻れを有し、前記フルートは、前記圧縮エッジの前記左手方向の捻れに対応する左手方向のらせん状捻れを有する、本体と、
前記中央領域に沿って渦巻状であり、且つ、前記圧縮エッジの各々と少なくとも１回交わる少なくとも１つのらせん状溝であって、前記らせん状溝は、前記フルートの深さの約１倍から４倍の間の深さを有し、前記らせん状溝は、前記らせん状谷部パターンに対して、連続する拡張部として直接結合し、前記らせん状溝は、前記先端部に隣接する前記先端ねじ山プロファイルの前記ピッチとほぼ等しい可変ピッチを有し、前記らせん状溝の前記可変ピッチは、前記冠状端部に隣接する前記先端ねじ山プロファイルの前記ピッチよりも大きいことを特徴とするアンカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、母材に固定を行うことを目的としたアンカーに関し、より具体的には、アンカーが適所にねじ込まれる際、母材に圧縮（締め固め）を生じさせるように設計されたアンカーに関し、さらに具体的には、骨のような生きた有機材料に配置されるアンカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ込み式アンカーは多様な用途で使用される。例えば、工業および建設環境では、母材が木材、コンクリート、金属、または重合体である場合、別の要素を取り付けるための連結の固定点を提供するために、アンカーが壁または他の部材に配置されてもよい。ねじ込み式アンカーは医療用途に広く使用され、この場合、母材は骨であり、様々な使用の中でも、金属製プレート、ピン、ロッド、キルシュナー鋼線、および、キュンチャー釘およびインターロッキングネイルのような髄内装置を提供する。
【０００３】
母材が骨の場合、歯科用アンカーは別の形体のねじ込み式アンカーである。骨内インプラントまたは固定具としても知られる歯科用アンカーは、歯のクラウン、ブリッジ、義歯、顔面補綴を支援するか、または歯列矯正用アンカーとして機能するために使用される外科装置である。一般に、かかるアンカーは、周囲の骨がアンカーの隙間および周囲に成長するときに、時間の経過により完全な安定性を達成するために、設置直後には装着されないねじ山付きのテーパ状インプラントとして設計される。アンカーが通常使用状態となるのに十分な安定性を有するまで、骨の内方成長に数か月を要する場合がある。
【０００４】
多くの用途において、アンカーの安定性は重要な検討事項である。なぜなら、アンカーは目的とする装着を支援できなければならないからである。母材が有機材料、生きた組織ではない場合、アンカーの最大安定性は、一般には配置直後に達成される。この状況に関して、アンカーは初期安定性を最大化するように設計されなければならない。母材が、例えば骨や木材などの有機性の生きた材料である用途において、アンカーの完全な安定性の達成は、配置後の治癒および成長にかかる時間の経過を要する場合がある。この後者において、アンカーが十分な安定性に到達するのが速ければ速いほど良いとされる。
【０００５】
初期配置時に十分な安定性を有するアンカーは、極めて高い価値がある。従来技術は、アンカーの安定性を改善することを目的とした、初期時および長期間の両方の用途に関する多種多様な設計および構想で構成されているにもかかわらず、いまだ改良に対する止まぬ要望が存在する。具体的には、アンカーの安定性は、容易に改良がおこなわれる分野で、長年にわたる切実な必要性が残ったままである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ある態様によると、本発明は母材にねじ込まれるタイプのアンカーに関する。母材は任意の適したタイプであってもよい。アンカーは先端部、冠状端部、および中央領域を有する本体を備える。中央領域は先端部と冠状端部の間に配置される。先端部は先端ねじ山プロファイル（ａｐｉｃａｌ  ｔｈｒｅａｄ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を有し、上記は、本体が強制的に第１の回転方向に回転されるときに、穴に向かって本体をより深く、漸進的に前進することを目的としている。中央領域は、長手方向に延在するフルート（溝、ｆｌｕｔｅ）と、これらに介在するランドの配列を含む。各フルートは深さを有する。各ランドは、母材の内面に、圧縮（加圧成形、高密度化、ｄｅｎｓｉｆｙｉｎｇ）動作で周方向にスイープする（延びる、拡がる、ｓｗｅｅｐ）圧縮歪みを付加するように構成された圧縮エッジ（ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ  ｅｄｇｅ）を形成し、一方で、アンカーが所定位置にねじ込まれる。また、少なくとも１つのらせん状溝（グルーブ）が中央領域に沿って渦巻状となり、少なくとも１回、各圧縮エッジに交わる。
【０００７】
本発明の別の実施形態によると、椎弓根スクリューが先端部および冠状端部を有する本体を備える。中央領域が先端部と冠状端部の間に配置される。先端部は、本体が強制的に第１の回転方向に回転されるときに、本体を、穴に向かってより深く、漸進的に前進するための先端ねじ山プロファイルを有する。中央領域は、長手方向に延在するフルートとその間に位置するランドとの配列を含む。各フルートは深さを有する。各ランドは、骨切り部位（オステオトミー）の内面に、圧縮動作で周方向にスイープする圧縮歪みを付加するように構成された圧縮エッジを形成し、一方で、椎弓根スクリューが骨切り部位にねじ込まれる。また、少なくとも１つのらせん状溝が、中央領域に沿って渦巻状となり、少なくとも１回、各圧縮エッジに交わる。
【０００８】
さらに、本発明はアンカーを適所にねじ込む方法について検討しており、先端ねじ山プロファイルとらせん状溝内部の間に閉じ込められた母材が、アンカーが適所にねじ込まれる際に、漸進的に押しつぶされ、巧みに処理される。この押し潰す（圧潰）動作及び移動がアンカーに接触する母材を圧縮し、結果として母材とアンカーの間の一次安定性を高める。母材が例えば骨や木材のような生きた有機材料の場合、この漸進的に押し潰す動作および移動が、迅速な、新たな成長の形成を促す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下の詳細な説明および図面と関連して考慮されるときに、本発明のこれらの特徴および他の特徴、ならびに有利な点がさらに容易に理解されるであろう。
【００１０】
【図１】図１は、腰部外科処置を示した部分透視図であり、椎弓根スクリューの形体のアンカーが使用されている。
【００１１】
【図２】図２は、図１の２−２線に概ね沿った断面図であり、一般的に、どのように椎弓根スクリューが椎骨の椎弓根を通って椎体に配置されるのかを示している。
【００１２】
【図３】図３は、ここではバーと呼ばれる器具を使用した前処理の穴形成処置を示した、簡略化した断面図であり、予想される用途の１つにおいて、インビボの骨で構成される母材に対して実施可能である。
【００１３】
【図４】図４は、漸進的に大きくなる図３の一連のバーを使用した、穴の誇張された断面図であり、穴形成工程の各段階で研削、締め固めおよび自家移植を経験する周囲の母材のゾーンを説明するために、拡大手順の様々な段階で示されたバーの先端部を含んでいる。
【００１４】
【図５】図５は、図３のバーの先端部の斜視図であり、母材の粒子が穴の周囲壁部に還元するために送られる先端部の領域を図示している。
【００１５】
【図６】図６は図３の図面であるが、大量の外部洗浄液と組み合わせて、穴の内部側壁に接触するように押し下げられるバーを示しており、結果として、流体力学的効果により、穴の内部側壁に付加される圧力の変更をもたらす。
【００１６】
【図７】図７は、本発明の１つの実施形態に従った、より大きな直径のアンカーの側面図である。
【００１７】
【図８】図８は、図７の８−８線に概ね沿ったアンカーの中央領域を通る断面図である。
【００１８】
【図９】図９は、図７の側面図だが、比較のためにわずかに小さいサイズで示されている。
【００１９】
【図１０】図１０は、図９の１０−１０線に概ね沿ったアンカーの中央領域を通る断面図である。
【００２０】
【図１１】図１１は、異なる部分を特定するコールアウトが付された、図９のより小さなサイズのアンカーの透視図である。
【００２１】
【図１２】図１２は、異なる部分を特定するコールアウトが付された、図７のより大きなサイズのアンカーの透視図である。
【００２２】
【図１３】図１３は、共通属性を説明するために追加された作図線を含む、図７のアンカーの側面図である。
【００２３】
【図１４】図１４は、アンカーの単体の圧縮エッジの拡大図であり、当該圧縮エッジは穴の内面を横切って一掃し、それによって周囲の母材の残留歪みを外側方向に移動および発生させるときの図である。
【００２４】
【図１５】図１５は、一定時間後のアンカーの単体の圧縮エッジの、別の拡大図であり、周辺の母材は弾性応答を示し、さらに、母材がインビボの骨である用途においておそらく発生するであろうように、内部成長の初期段階を示す。
【００２５】
【図１６】図１６は、母材の穴内部の、アンカーの埋め込まれた部分を示した断面図である。
【００２６】
【図１６Ａ−１６Ｇ】図１６Ａから１６Ｇは、図１６の１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ、および１６Ｇの各地点での、先端ねじ山プロファイルおよびらせん状溝の内部での母材の断面図であり、矢印が圧力を示している。
【００２７】
【図１７】図１７は別のアンカーの実施形態の透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、様々な用途の、母材にねじ込まれるタイプのアンカーに関する。アンカーは、母材に最適なサイズの穴を最初に前処理する導入に適しているが、セルフタッピングの適用も可能である。さらに、恐らくアンカーは、弾性特性を有する母材、より理想的には、一定の時間依存性歪みを示す粘弾性特性を有する母材への使用に最適である。母材は、骨、木材、細胞構成、発泡金属、非晶質分子、半結晶性分子、バイオポリマーなどを含むが、それらに限定されない。現在、好適な母材の１つはインビボの骨であり、インプラントまたは他の外科装置のための堅固な基礎部分を提供するためにアンカーが使用される。以下の説明は、特定の外科／整形外科用途を引き合いに出すが、アンカーは様々な工業および他の非外科環境において、大きな効果を有するように使用されてもよい。
【００２９】
図１および２は、脊柱安定化を表した例示の整形外科用途を示している。脊柱安定化は脊柱固定術としても知られており、腰痛の問題に対処するのによく実施される侵襲的タイプの処置である。脊椎固定術は、脊柱の２以上の椎骨の間の相対運動を除去しながら、恒久的に結合する。多くの場合、外科医は、脊柱を固定する手助けとなるプレート、（この文脈では椎弓根スクリューとして知られる）アンカー、およびロッドを使用し、それにより椎骨は１つの固体単位に治癒できる。これらの実例は一般的な従来技術の例を実施しており、図２の断面図で示される２つの椎弓根スクリューが椎弓根の峡部を通って椎体へと貫通している。挿入深さにおける、らせん管および椎体皮質の貫通を避けるために、細心の注意が必要である。理想的には、２つの椎弓根スクリューは椎弓根および椎体の皮質内に完全に配置されなければならない。
【００３０】
上記のような椎弓根固定装置は、よく知られた技術として浸透しているが、結合の失敗例は受け入れがたいほどに多い。文書で十分に裏付けされた、ある失敗例は、椎弓根スクリューの非安定性に起因する。極めて大きな力が、比較的柔らかい骨の椎弓根スクリュー固定点を介して脊柱に付加されるため、時間の経過と共に、骨と金属の接合点で、故障のリスクが高まる。
【００３１】
椎弓根スクリューおよび他の形体のねじ山付きアンカーは、多くの場合、事前に前処理された穴に挿入される。上記は母材が骨の場合に特に該当するが、他の多くのタイプの母材においても普及している。骨に形成された穴は、時に骨切り部位（オステオトミー）と呼ばれる。母材の組成に関わらず、穴を形成するのに使用される技術は、穴の内部周縁を画定する側壁の物理的特性または特質に大きな影響を与えうる。つまり、穴が形成される方法は、アンカーと母材の接合点の安定性に影響しうる。例えば、ツイストドリルを使用する標準的なドリル技術は、穴を形成するために母材を切断し、そして母材に穴を掘ることで知られている。この場合、穴の内部側壁は、密度、残留歪みなどに関して、全体を包囲する母材に極めて類似の組成を保持するであろう。穴形成の全く異なる例が、図３から図６を参照して説明されている。（骨での用途における）回転式高密度化（ｒｏｔａｒｙ  ｄｅｎｓｉｆｙｉｎｇ）、回転式圧縮化（ｒｏｔａｒｙ  ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ）およびオッセオデンシフィケーション（ｏｓｓｅｏｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ、骨の高密度化）などとして知られる後者の技術は、パイロット穴を拡大し、一方で、生成された少量の微粒子を側壁に戻して自家移植し、それにより、ほとんどまたはまったく母材を除去する必要がないことによって特徴づけられる。この技術の詳細は、本発明の出願人による、２０１６年９月１７日に発行された国際出願ＷＯ２０１５／１３８８４２、および、２０１４年５月２２日に発行された国際出願ＷＯ２０１４／０７７９２０の両方で見ることができる。これらの参考文献の全体的な開示が、参照によりここに組み込まれ、関連する国の法域で許容される範囲において依拠される。
【００３２】
図３から図６の例では、図１１、１２または１７に示されているような、ねじ込み式アンカーを受けるための前処理として、穴２０が母材２２に形成されている。これらの例は、母材２２が骨の用途であることを想定しており、この場合、穴２０は骨切り部位と呼ばれる。かかる場合では、完全に前処理された穴２０に導入されることを目的とするアンカーは、用途の要件を満たすように特別に選択された既知のねじ長さおよび既知の直径を有するであろう。アンカーの寸法は、穴２０を作成する際に重要な要素である。例えば、椎弓根スクリューの場合、アンカーの埋め込み長さは約４２ｍｍであってもよく、直径は約４．５ｍｍから約６．５ｍｍの範囲であってもよい。別の例として、歯科インプラントの場合、アンカーの埋め込み直径は約３−９ｍｍであってもよく、長さは約５−２０ｍｍの範囲でもよい。当然、これらは例示の測定値である。具体的な用途により、所望のアンカー寸法が定まるであろう。典型的には、完全に形成された穴２０の長さは、後に穴２０に挿入されるアンカーの長さに概ね等しいであろう。
【００３３】
例として、外科関連の内容を続けると、穴形成のオッセオデンティフィケーション法は、パイロット穴を特定の深さまで開けることから開始する。特定の深さは、アンカーの埋め込み長さと等しいか、わずかに小さいか、またはわずかに大きくてもよい。パイロット穴の直径は、例えば、約３−７ｍｍの範囲のアンカー直径に対して約１．５ｍｍであってもよい。特別に設計されたバー（掘削具）２４が高速ドリルモータに連結される（図示せず）。バー２４はらせん状フルートおよびブレードを備えて形成されたテーパ状本体を有する。各ブレードは、バー２４が非切断方向に高速で回転するとき、切断を行うことなく、穴の内壁に亘って摩擦する刃先を有する。摩擦動作によって生成される抵抗および熱は、圧力および／または洗浄流を変更することにより、臨機応変に制御される。バー２４の本体がテーパ状であるため、外科医／操作者は、処置手順中、いかなる時点においても、冷却のために刃先を穴の内側表面との接触から持ち上げて離すことができる。上記は、図３に示される、制御された「バウンシング（上下揺動）」の方法により実施可能であり、この場合、外科医が継続的に進行をモニタリングし、微細な修正および調整をしながら、一気に圧力が付加される。下方向の力が増加すると、最終的には、母材２２の応力はその降伏力を超過する。上記が発生すると、刃先は表面をゆっくり切り開いて進み（耕起し）、バー２４が完全／最大深度に到達するまで、穴２０の直径を漸進的に拡大する。バー２４は除去され、別のさらに大きなバー２４が使用され、プロセスを繰り返し、それによって穴２０の拡大を達成する。このプロセスは、目的のアンカーを受けるのに適したサイズになるまで繰り返される。
【００３４】
図４は、母材の粒子を同時に自家移植および締め固めするためのバー２４の能力を図示している。締め固めの特徴は、穴２０の周囲領域全体の構成分子を締め固めするために、母材構造を横方向かつ外側方向に穏やかに押圧することと定義される。図４は、回転式締め固め方法によって形成された穴２０が、（約２°から３°のより典型的な角度と比較して）約７°以下の誇張されたテーパで示されており、それぞれの漸進的に大きくなるバー２４を用いて、少量の母材粒子に必要な研削を強調している。
【００３５】
図４で、表面２６は、それ以前の拡大操作によって、わずかに小さなサイズの別のバー（図示せず）で前処理された穴２０の内壁を示している。今まさに骨切り部位に進入しようとしている、次の、増加的に大きくなるバー２４の先端が実線で示されており、穴２０に約２／３が進入した状態でも示されている。作図線２８は、穴２０内を頂部から底部に向かって移動する際のバー先端の筒状経路を示している。先端の経路２８の直径は、当然、移動する距離を通じて一定のままである。バー２４が、実線で示されているように、最初に穴２０に進入するとき、以前の穴２６の内径は先端の経路２８の直径とほぼ等しい。しかし、以前の穴２６の内径は、より小さなサイズの以前のバー（図示せず）のテーパ形状により、穴２０の底部に向かって漸進的に狭くなっている（すなわち、内側方向に先細になる）。現在のバー２４が穴２０の底部に向かってより深く前進するとき、その前進する先端のための空間を作るために、より多くの母材２２が研削され、および／または、移動される。表面２６と２８の間の空間と画定される研削領域３０は、穴２０の完全な深さに進む際に、先端の最外端部によって破砕および／または移動される母材２２を示している。破砕または研削された領域３０は側壁だけでなく、バー２４の先端部分も含む。
【００３６】
引き続き図４を参照すると、表面３２は、バー２４の先端が底部に到達したときに当該バーの拡大操作によって作成される穴２０の外壁を示している。表面３２は、バー２４の回転する本体に対するほぼ完全なネガティブ（陰画、ｎｅｇａｔｉｖｅ）である。換言すると、表面３２は、バー２４の本体の表面に等しいテーパ、および、バーの回転する端部によって創出された底部跡を有するであろう。表面２８と３２の間の空間として画定される圧縮領域３４は、バー２４の本体が穴２０の全深さに向かって進行するにつれ、塑性的に移動される母材２２を示している。領域３４内のすべての母材２２は、切断せずに周囲構造に半径方向かつ外側方向に締め固められ、よって、圧縮された材料のゾーンを呈する。
【００３７】
先端の最外エッジが母材に接触している場所（すなわち研削領域３０）ではどこでも、摩耗が、母材２２が粒子へと研削されることを引き起こす。幾分かの母材粒子がフルートに分布され（図５参照）、当該フルートで粒子はワイピングされる（拭われる、こすられる）とともに穴２０の壁部に締め固められる。残りの母材粒子は、穴２０の底部に運搬され、そこでワイピングされるとともに底部に押圧される。結果として、図４に示されるように、自家移植領域３６が締め固め領域３４の周囲に展開される。
【００３８】
図６は、回転式締め固め方法が、洗浄液の連続する流れと組み合わされる場合に、穴２０の内部側壁に対して付加される圧力勾配を図示している。バーのフルートの逆方向ねじれが洗浄流体を穴２０の底部方向に押し出す（ポンプ式に送り込む）。余剰の洗浄流体は、穴２０からバー２４周囲の隙間に連続して押し出される。水力学および流体動力学の一般原則に従って、水力学的圧力が穴２０内部に発生する。圧力勾配は、側壁を押圧し、穴２０の内面を前処理およびプレコンディショニングする。この圧力勾配は、操作者が、穴２０に向かって回転式バー２４を前進および力を緩和する動作を繰り返す際に付加される力の量に直接的に反応して増減するであろう。洗浄流体の連続的供給に加え、バー２４の位置を調節することにより、操作者は、穴２０の内部にピストンのような効果をもたらす均等に分布された膨張圧を適用できる。これは、バー２４の刃先で穴２０の側部に断続的に接触するものである。この拍動性の水力学的効果は、プレコンディショニングにおける数多くの有利な点を有し、１）穴２０の母材構造の穏やかな事前加圧処理（ｐｒｅ  ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ）、２）バー２４と側壁３の間の実際の接触前に、瞬時に付加される圧力を周到に読み取ることを操作者に可能とする、バー２４を介して伝達される触覚フィードバック、３）母材の堅牢性、および母材の塑性を向上する母材構造の強化された水和作用、４）周囲の母材２２への母材の小片の水力学的に補助された注入、５）低減された伝熱、６）流体潤滑、７）母材（例えば、外科用途の場合の患者）によって、または母材を介して検知された外傷の湿潤または緩衝などを含む。
【００３９】
バー２４の動くエッジは、水力学的層を破壊する際に上記の締め固め動作を実行する。直接接触の領域では、圧力勾配は、動くエッジを介して機械的に付加された圧力の結果として急激な増加を経験し、次に、母材構造を塑性的に変形させる。一方で、バー２４下部に閉じ込められた洗浄流体は、プレコンディショニング用流体静力学的圧力を付加し続けるであろう。穴２０内でバー２４の回転する本体を軸方向にストロークすることにより、内部の水力学的圧力は強力に調節可能である。
【００４０】
穴２０が前処理された時点で、適切なアンカーがそこにねじ込まれる。図７から図１６では、本発明の１つの例示的実施形態に従ったアンカーが、全般に３８で示されている。アンカー３８は、好適には、上記の締め固め方法を使用して前処理された穴２０に挿入される。ただし、アンカー３８はこの方法で形成された穴２０での使用に限定されない。実際、アンカー３８に適した穴２０は、従来のドリル／穴あけ技術を使用して形成されてもよい。そして、幾つかの用途では、アンカー３８が、図１７の別の例で描かれているようなセルフタッピングのリードねじ山（ｌｅａｄ  ｔｈｒｅａｄｓ）とかみ合っている場合は特に、前処理された穴が必要ない場合さえある。
【００４１】
図示されるアンカー３８は、椎弓根スクリューとして使用するために特別に構成されているが、サイズの変更により、非脊柱整形外科や歯科用途、ならびに様々な工業用途を含む他の使用／用途が確実に可能である。図７から図１２には、比較の目的で、２つの異なるサイズのアンカー３８が示されている。より大きなサイズのアンカー３８が図７、８および１２に示され、より小さなサイズのアンカー３８が図９から図１１に示されている。大小両方のアンカー３８の長さは同一であり、全長約４５ｍｍであってもよい。より大きなサイズのアンカー３８は、直径約６．５ｍｍであり、一方で、より小さなサイズのアンカー３８は直径約４．５ｍｍであってもよい。当然、これらの寸法は、平均的な椎弓根スクリューに使用するように構成されている。他の用途は寸法変更を必要とする可能性が非常に高い。
【００４２】
緩やかなテーパ状となった外形プロファイル（外形形状、形状特徴）で形成された本体を備えるアンカー３８が、図１１から図１３に示されている。図１３の平行する作図線Ａは、テーパが極めて小さく、約１°以下であることを明らかにしている。本体は、少なくとも３つの認識可能な部分、先端部４０、冠状端部４２および中央領域４４を有する。先端部４０は、アンカー３８の先端を形成し、まず、前処理された穴２０に挿入される。本体の中央領域４４は先端部４０と冠状端部４２の間に延在する。実際には、先端部４０、冠状端部４２および中央領域４４の相対的な長手方向長さは、本体の長手方向の全長に関連して変化しうる。図示された例では、先端部４０は本体の全長の約１／４の長さで延在し、中央領域４４は本体の全長の約１／２の長さで延在し、冠状端部４２は本体の全長の約１／４の長さで延在する。
【００４３】
先端部４０は、ある例では、粗目（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ）のＶ字型一条ねじ（ｏｎｅ−ｓｔａｒｔ）設計として示される先端ねじ山プロファイル４６で形成される。先端ねじ山プロファイル４６は、本体が強制的に時計回りの方向に回転されると、アンカー３８を穴２０に向かって漸進的により深く前進するための右手方向のねじれを有する。つまり、先端ねじ山プロファイル４６は、下方向の経路を鍛造する際、穴２０の内壁に向かって同時に切断する親ねじの特徴を形成する。先端ねじ山プロファイル４６は先端ピッチおよび先端リードを有する。上記先端ピッチおよび先端リードという用語は、一般的にねじ山との関連で理解される。すなわち、リードとは、アンカー３８の１回の完全な回転（３６０°）で前進する長手方向の距離である。ピッチとは、１つのねじ山のねじ頂部から次のねじ頂部までの距離である。先端ねじ山プロファイル４６が一条ねじの形体で設計されている場合、先端リードおよび先端ピッチは同一である。上記は、一条ねじの構造として先端ねじ山プロファイル４６を描いた例示に該当する。ただし、先端ねじ山プロファイル４６は、代わりに二条ねじ（二重巻き）で形成されてもよく、アンカー本体の周囲を包囲するねじ山プロファイル４６の２つの非交差リッジ（隆線）が存在することを意味する。
【００４４】
ねじ頂部、すなわち、先端ねじ山プロファイル４６の最外のらせん状リッジは、わずかに先細の直径を有する。図１３の平行な作図線と比較のこと。ただし、アンカー３８の谷部またはコア部は、重ね合せた作図線Ｂで見られるように、さらに粗いねじ山のテーパーである。アンカー３８の谷部またはコア部のテーパ形状は、アンカー３８が適所にねじ込まれる際に、ねじ山のらせん部（ｗｉｎｄｉｎｇｓ）の間に閉じ込められた母材２２を外側方向に圧縮（圧縮成形、締め固め）する効果を有する。先端ねじ山プロファイル４６のピッチは先端部４０を通じて全般に一定のままではあるが、ねじ山外形の厚さは（任意で）中央領域４４に接近するにつれて徐々に増加してもよい。ねじ山厚さは、例えば、図７および１３のより大きな直径のアンカー３８の例で、徐々に増加していることが見受けられる。ただし、ねじ山厚さは、図９の例のより小さな直径のアンカー３８でも全般に一定であることが見て取れる。先端ねじ山プロファイル４６の最先端頂部は、鋭利なブレード状のタッピング外形４８で構成されてもよい。この例では、タッピング外形４８は、前進するねじ山が効率的に母材２２に切り込むのに役立つことを目的とした、研磨（グラインド）の形態を取っている。先端ねじ山プロファイル４６が、負のねじ山プロファイルを穴２０の内壁に向かってタップする（軽く打つ）補助を行うように、他の方法が検討されてもよい。ある別の方法が、図１７と関連して以下に説明される。図示されてはいないが、先端部４０の最先端部は、いくらかドーム状、または尖っていない形状であってもよく、かかる最先端部は穴２０の底部に到達する際に、過度な挿入を防止するのに役立つ。
【００４５】
中央領域４４は、本体周囲に配置された、複数の浅い樋状のフルートで特徴づけられる。例えば、図８に示されるより大きな直径のアンカー３８は、１２のフルートを有する。図１０のより小さな直径のアンカー３８は、１０のフルートしか有しない。当然、より大きな直径は、より多くのフルートに適している。フルートは挿入時の安定性維持に役立つために、本体周囲に、均等に円周方向に配置されてもよい。フルートは軸方向に直線状であってもよいが、好適な実施形態で、フルートは左手方向に長尺リードのらせん状ねじれを有してもよい。つまり、好適には、フルートは先端ねじ山プロファイル４６のらせん方向に対して逆方向のねじれを有する。
【００４６】
図１４および１５の拡大されたイメージを参照すると、ランド５０が、すべての２つの隣接するフルートの間に形成されている。各ランド５０は先行面（ｌｅａｄｉｎｇ  ｆａｃｅ）５２および反対側の追従面（ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｆａｃｅ）５４を有する。すなわち、アンカー３８が穴２０にねじ込まれる際、各ランド５０の先行面５２が先行し、追い側フランク５４が後に続く。各ランド５０は、介在するフルートの逆行するらせん状ねじれに対応した逆行するらせん状ねじれを有する、リッジ状の外形を形成する。各ランド５０と、その追従面５４が交差する箇所が圧縮エッジ５６である。圧縮エッジ５６は実質的にマージンレスであってもよい。つまり、各ランド５０の面全体が圧縮エッジ５６の前方で離隔配置され、回転中、圧縮エッジを除いて完全なクリアランスを提供する。一次テーパークリアランス角、すなわち、圧縮エッジ５６の接線と各ランド５０との間の角度は、用途に応じて約１°と３０°の間の角度であってもよい。よって、ランド５０は回転方向に傾斜し、圧縮エッジ５６の前方で斜面またはくさびとして機能し、その結果、母材２２は穴２０の内壁から切断されない。したがって、圧縮エッジ５６は非切断方向に、（アンカー３８の本体に対して）固定される。これは、圧縮エッジ５６が、リーマーのように内壁に向かってスライスするのではなく、極端に負の傾斜角（ｒａｋｅ）で穴２０の内壁に沿ってドラッグ（引き摺る）またはワイピング（擦る）することを意味する。
【００４７】
圧縮エッジ５６は、中央領域４４の全長、すなわち、先端ねじ山プロファイル４６と冠状端部４２の開始部分との間に一般的に延伸するように示されている。介在するフルートと同様に、圧縮エッジ５６は左手方向のらせん状ねじれを共有するが、軸方向に直線状の構成も可能である。アンカー３８の本体の全長の約１から３倍の長尺リード（先行部）が、圧縮エッジ５６の形状に観察される。各圧縮エッジ５６の半径方向の寸法、すなわち、アンカー３８の中心軸から圧縮エッジ５６の円弧（図１５）の距離は、先端ねじ山プロファイル４６によって画定される緩やかなテーパの関数である。つまり、図１３の平行な作図線と比較して、圧縮エッジ５６は先端ねじ山プロファイル４６のねじ頂部のわずかなテーパを継続していることが観察できる。
【００４８】
各圧縮エッジ５６はらせん状溝５８によって中断される。好適には、中央領域４４を包囲するフルートおよびランド５０双方の深さの浅いフルートの配列（アレイ）は、比較的深さのあるらせん状溝５８によって中断される。すなわち、フルート状のらせん状溝５８の基底部は、中央領域４４の全長に沿って、各交差点でランド５０およびフルートの全体形状を中断するように、好適には、少なくともフルートと同じくらいの深さを有する。より好適には、らせん状溝５８はフルートの基底部よりも下部に位置し、フルートの深さよりも約１倍から４倍（１Ｘから４Ｘ）の間の深さのプロファイルを有する。フルートとらせん状溝５８の間の相対深さの関係は、中央領域４４の長さに沿って一定を保つことができるが、可変であってもよい。図示されている例では、らせん状溝５８は、先端部４０に隣接するフルートよりも約３倍（３Ｘ）の深さであり、冠状端部４２に隣接するフルートよりも約２倍（２Ｘ）の深さである。この深さの変化は、らせん状溝５８の基部における直径が、先端部４０と同一の谷部の作図線Ｂに概ね沿ってテーパ状となっていることが原因である。すなわち、本実施形態では、中央領域４４全体のらせん状溝５８の深さ、および、先端ネジ山プロファイル４６の谷部の深さは、共通の冠状テーパを共有し、結果として、漸進的に減少するコア径が先端部４０から離れても連続する。作図線Ｂ−Ｂは上記を実証している。先述のとおり、らせん状溝５８の冠状形状、および先端ねじ山谷部は、より優れた一次安定性および負荷プロトコル（ｌｏａｄｉｎｇ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を支持するように設計されている。
【００４９】
らせん状溝５８は、先端部４０の先端ねじ山プロファイル４６との間に画定されたらせん状谷部パターンに円滑に連結する。すなわち、先端部４０から上方に向かってらせん状谷部パターンをなぞることで、直接的に、および、いつの間にか、らせん状溝５８に導かれているであろう。図示される例は、一条ねじの設計として先端ねじ山プロファイル４６を示しており、この場合、らせん状溝５８は同様に単一巻きである。その代わりに、先端ねじ山プロファイル４６が二条ねじのタイプである場合、２つのつながったらせん状溝が中央領域４４の周囲に巻きついてもよい。
【００５０】
図示される例では、らせん状溝５８の軸方向幅は、中央領域４４の長さに沿って概ね一定であるが、らせん状溝５８のピッチは変化する。好適には、らせん状溝５８の巻きパターンは、冠状端部４２に向けて巻きつくにつれ、引き延ばされるか、または増大するが、必ずしもそうでなくてもよい。よって、概ね一定を保つピッチを有する（微小な変化はありうる）先端部４０のらせん状谷部パターンとは異なり、らせん状溝５８のピッチは漸進的に増加する。先端部４０と中央領域４４の連結点で、らせん状溝５８のピッチは、先端ねじ山プロファイル４６のらせん状谷部パターンのピッチと概ね等しく、上記は円滑な移行を構成する。上記は、らせん状溝５８が、先端ねじ山プロファイル４６のらせん状谷部パターンの連続する延伸であるように見せている。ただし、中央領域４４と冠状端部４２の連結点で、らせん状溝５８のピッチは、先端ねじ山プロファイル４６のらせん状谷部パターンのピッチの約２倍（２Ｘ）である。この、ピッチの変化は均一的に漸進するものであり、すなわち、ピッチは、比較的一定の先端ねじ山プロファイル４６のピッチの１Ｘから２Ｘまで、少しずつ増加する。アンカー３８の谷部すなわちコア部のテーパ形状（図１３の作図線Ｂ−Ｂ）は、らせん状溝５８の漸進的に変化するピッチと組み合わせて、アンカー３８が穴２０の適所にねじ込まれる際、母材２２に影響を与える漸進的な押込みおよび処置（ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ）の効果を有する。押込み効果は、プラスチック射出成形技術、またはジェットエンジンの圧縮機のスクリューによって生じる効果とそれほど違わない。
【００５１】
アンカー３８の本体に沿ったらせん状溝５８の進行は、各圧縮エッジ５６および各フルートに少なくとも１回、らせん状に分岐する。らせん状溝５８の、各フルート／圧縮エッジ５８との交差点の実際の数は、らせん状溝５８のピッチ、フルート／圧縮エッジ５８の左手方向のねじれ、および、中央領域４４の長さによって検出される。図７および図９の例では、らせん状溝５８は、約４回半（４と１／２）の回転を行い、各フルート／圧縮エッジ５６に３または４回分岐する。らせん状溝５８は、先端ねじ山プロファイル４６のらせん状谷部パターンとほぼ同一の幅および深さを有するため、中央領域４４内の圧縮エッジ５６は拡大するねじ山形状の外観を有し、この頂部のリッジが圧縮エッジ５６を支える。このように、先端ねじ山プロファイル４６およびらせん状に中断された圧縮エッジ５６の組合せは、先端部４０から、冠状端部４２の移行ネック外形で結合する位置で終了するまで、概ね中断されないが継続してサイズを変更しながら延伸する、一体化し、右手方向に捩じれたねじ山パターンの外観を作り出す。この固有の構成によって得られるメリットが、以下で説明されよう。
【００５２】
図１６では、アンカー３８が母材２２に完全に収容されている。らせん状谷部パターンによって生ずる跡の断面図が、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆおよび１６Ｇの位置で採取されている。１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃおよび１６Ｄの間の軸方向の空間は比較的均等であるが、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆおよび１６Ｇの間の軸方向の空間は、漸進的に大きくなっている。上記は、先端ねじ山プロファイル４６の比較的一定なピッチと比較して、らせん状溝５８のピッチが変化していることを図示している。図１６Ａ−Ｇのそれぞれは、各位置における極めて簡略化した図を示している。各イメージはアンカー３８の配置において、らせん状の谷部に閉じ込められ、処置された母材２２を表している。アンカー３８が母材２２をより深く貫通できることから、上記の押込み効果は容易に理解されるであろう。アンカー３８の中央領域４４を包囲する閉じ込められた母材２２は、押込み動作に加え、らせん状溝５８の変化するピッチにより、軸方向に移動される。移動と押込みの組合せが、アンカー３８に接触する母材２２を圧縮し、結果として母材２２とアンカー３８の間の物理的インターロック（高度な接触）により、向上した一次安定性を提供する。母材２２が骨の場合、この漸進的押込みおよび移動が、アンカー３８の極めて近位の骨における骨芽細胞の核形成により、急速な新骨形成を促進する。組織形態学データは、自家骨小片がアンカー周囲の新骨形成を促進する核形成表面として作用し、結果として、より優れた安定性、および、骨とインプラントとのより高度な接触を提供することを実証している。さらに、らせん状溝５８、フルート、および他の隙間は、締め固めの自家移植の際、母材小片を収容するチャンバとして作用し、上記は骨の用途における治癒を促進および増強するであろう。
【００５３】
図１４は、アンカー３８が適所にねじ込まれるとき、圧縮エッジ５６の作用を受ける母材２２の拡大領域を表している。ここでは、圧縮エッジ５６が、穴２０の内面に対して、周方向にスイープ（延びる、拡がる）する圧縮歪み（圧縮性の歪み、ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  ｓｔｒａｉｎ）を付加している。圧縮エッジ５６は、穴２０の内壁をワイピング（こする）及びラビング（擦る）し、穴２０の拡大および母材２２を構成する分子の圧縮を同時に発生させる。アンカー３８は、穴２０に向かってそれ自体をより深くまで引き込むため、すべての圧縮エッジ５６の協働により発生する母材２２の同時的な拡大および圧縮が、アンカー３８のわずかなテーパーおよびらせん状溝５８の変化するピッチにより、漸進的なより大きな効果を生成する。図７から図１３に示されるように、圧縮エッジ５６が左手方向のらせん状ねじれを伴って形成される場合、ごく小さな反対方向の軸方向反力が、骨表面に亘って緩慢に進む圧縮エッジ５６によって生成されるであろう。応力の構成要素（法線、接線および軸方向）の組合せは、骨材料にその降伏力を上回って応力をかけるように協働し、そうすることによって圧縮エッジ５６が表面を耕起して、漸進的に穴２０を拡大し、一方で同時に母材２２に応力を蓄積することを可能にする。
【００５４】
図１５に示されるように、アンカー３８が穴２０の全深さに到達したとき、母材２２に蓄積された応力が、ほぼ瞬時にフルートおよび圧縮エッジ５６の周囲に満たされ始める。周囲の母材２２の、この急速な弾性反応は、アンカー３８を適所に素早くセルフロックし、結果として、アンカー３８を容易にねじ込むことが不可能となり、アンカー３８に高度な安定性をもたらす。母材２２のすべての残留歪みが消散して均衡状態に達した時点で、アンカー３８は最大固定強度で適所にロックされるであろう。母材２２の組成特性に応じて、すべてのフルート、溝および谷部が均衡で完全に満たされる結果となる場合と、そうでない場合とがある。
【００５５】
ただし、母材２２が骨の場合、天然更新および内方成長が、時間の経過と共に区間を完全に充填するであろう。配置直後、骨は膨張し、アンカー３８の周囲全体で、隙間に成長し始めるであろう。中央領域４４周囲で膨張する骨が、穴２０内のアンカー３８をきつくセルフロックする。アンカー３８の少なくともいくらかの載荷能力（ｌｏａｄ−ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｙ）が早期段階で可能であり得る。時間の経過とともに（例えば、通常の健康な骨で約２から４週間）、アンカー３８の隙間へのほぼ完全な骨内方成長が発生するであろう。アンカー３８は、治癒が効果的に完了した際に、完全に機械的にロックされる。
【００５６】
冠状端部４２は、アンカー３８の最遠位部を画定するプラットフォーム６０を備える。使用時、プラットフォーム６０は、アンカー３８が完全に穴２０に収容された時点で、露出したままである。例えば、歯科用インプラントおよび壁面用アンカーなどのケースでは、プラットフォーム６０は、アンカー３８の本体に向かって下方に延伸する内部連結部を含むであろう。内部連結部は、当接部材のねじ山付き支柱を受けるように構成された用途の数多くの従来技術のアンカー設計に見られるような、標準的な空洞状外形である。その代わりに、プラットフォーム６０はワッシャヘッドのように比較的平坦で、母材２２の方面に亘って力を分布してもよい。椎弓根スクリューとして使用するように構成された、図示されている例では、プラットフォーム６０は、図１および図２に示されるような、一般に脊柱安定状態で使用される適切な締結要素と嵌合する球状の外部連結外形を有する。当然、プラットフォーム６０の形状／設計は、内部または外部、またはそれ以外であっても、それが何であれ、目的の用途の必要性に適合するように構成されることが可能である。
【００５７】
図１１および図１２で見られるように、プラットフォーム６０の端部は器具受け用ソケット６２を含んでもよい。これらの例は、補完的形状のドライバヘッドのための星型またはポリドライブタイプの容器の形体のソケット６２を示している。当然、器具受け用ソケット６２は本用途および関連する産業／分野での使用の基準に適していよう。
【００５８】
冠状端部４２は、任意で、閉栓（ｃｏｒｋｉｎｇ）要素６４で形成されてもよい。閉栓要素６４は、進入時点での母材とアンカーの接触を向上させるとともに、穴２０の周囲の母材２２の火山のようなキノコ状の膨張を、完全に除去するまでにはいかないまでも減少させるように設計される。閉栓要素６４は取り付けられた冠状端部４２を母材２２の表面に整然と収容させる、または当該表面付近に収容させることができ、より良好な取り付けを提供する。閉栓要素６４は任意であることが言及されており、この場合、かかる閉栓外形が設計に組み込まれないものの、本発明の他の特性および有利点を持っているアンカー３８が想定されよう。閉栓要素６４は、同様のまたは恐らく異なる結果を実現する様々なやり方で形成されうる。図示される例では、閉栓要素６４は、右手方向のねじれを有する冠状ねじ山プロファイルを備える。この場合、冠状ねじ山プロファイルは、先端ねじ山ピッチよりもはるかに小さいピッチを有する一条ねじのねじ山パターンである。具体的には、冠状ねじ山プロファイルのピッチは、先端ねじ山プロファイル４６のピッチよりも約４０％短い。環状ネック部は、中央領域４４と冠状ねじ山プロファイルの間の短くて円滑な移行部を形成する。このネック部の直径は、隣接するらせん状溝５８の深さとほぼ等しくてもよく、それにより、らせん状溝５８からネック部への、閉じ込められた母材粒子の円滑な流れを促進する。再度、図１３の作図線Ｂ−Ｂを参照すると、当該作図線は環状ネック部で終端点に至る。このようにして、ネック部は、母材粒子が冠状ねじ山プロファイルにぶつかって中に入る前の、閉じ込められた母材粒子のための便利な事前ステージ領域として機能する。
【００５９】
冠状ねじ山プロファイルはバットレス（鋸刃）形状である。機械分野において、バットレスねじ山形体は、一方方向の極めて高い軸方向推進力に対応するように設計される。（引き抜き方向の）耐荷重ねじ山面は、長手方向軸に対して垂直か、またはわずかに傾斜している（通常、７°よりも小さい）。別の面は約４５°で傾斜している。アンカー３８が穴２０に十分な深さでねじ込まれるとき、冠状ねじ山プロファイルは、穴２０の内壁に係合し、下方のワイピング方向に母材２２を移動させ始める。ここで注目すべきは、この例における冠状ピッチは先端ピッチよりも小さいため、冠状ねじ山プロファイルは、先端ねじ山プロファイル４６によって、時計回り方向の回転で前進するよりも素早く、骨切り部位に引き込まれるであろうことである。この動作は、冠状ねじ山プロファイルのらせん状のねじ頂部に、穴２０に向かって母材２２を引き込ませ、または、擦らせ、ここでは、穴２０の縁部周囲で既にキノコ状の膨張が始まっている可能性のある、あらゆる母材２２を含み、結果として、より滑らかで破壊されていない表面を穴２０周囲に形成する。当然、冠状ねじ山パターンは多数の異なる形状および形態をしていてもよい。
【００６０】
閉栓要素６４は、使用される場合、多数の異なる構造を採用することができる。右手方向にねじれたねじ山は１つの可能性に過ぎない。他の可能性は、ねじ山が粗く、下方向のワイピング効果を有するであろう左手方向に捻れたねじ山や、環状リブなどを含むが、それらに限定されない。
【００６１】
典型的には、使用時、アンカー３８を受けるために、先端部４０の谷径と概ね同じ大きさの直径を有する穴２０が事前に前処理される。いくつかのセルフタッピングの適用では、前処理された穴２０を用いずに、母材２２に直接アンカー３８をねじ込むことが許容されてもよい。好適には、ただし必須条件ではなく、穴２０の前処理は、図３から図６の先述の圧縮／自家移植技術を使用して実施される。アンカー３８が穴２０に最初にねじ込まれたとき、その先端ねじ山プロファイル４６は即座に母材２２の内面を鋭利に切断し、アンカー３８の残りの本体部を、完全に収容する深さまで引き込みながら、下方向にらせん状の経路を拡大する。圧縮エッジ５６が穴２０に進入すると、当該圧縮エッジ５６は、圧縮作用を伴って穴２０の内面に対して、周方向にスイープ（延びる、拡がる）する圧縮歪みを付加し始める。アンカー３８が穴２０に対してより深く降下すればするほど、圧縮エッジ５６が母材２２をワイピングおよびラビングする程度が大きくなる。上記は図１４に誇張された形で示されている。ただし、母材２２がある程度の弾性特性を有するであろうことから、各圧縮エッジ５６が通過した後に、いくらかの「スプリングバック」が起こるであろう。このように、アンカー３８が引き込まれるとき、複数の圧縮エッジ５６が穴２０の内壁を次々にワイピングし、その結果、母材に残留歪みを発生させるのに役立つ。
【００６２】
圧縮エッジ５６が母材２２を引き摺って進むとき、各圧縮エッジ５６にかかる力は、２つの分力に分解可能である。一方が、母材２２を外側方向に押圧する母材２２表面に対する法線であり、他方が、穴２０の内面に沿って母材２２に対して引き摺って進む接線である。また、左手方向のらせん状捻れのため、強制的に穴２０を前進するとき、圧縮エッジ５６も同時にごく小さな反対の軸方向反力を発生するであろう点に注目すべきである。この反対の軸方向反力は、アンカー３８を穴２０から押し出す方向の力を付加することにより、アンカー３８の挿入の軸に沿った前進方向に対して作用するが、先端ねじ山プロファイル４６の牽引力を克服するには弱すぎる。接線成分は時計回り方向の回転を介して増加するため、圧縮エッジ５６は穴２０の内面に沿ってスライドする。同時に、圧縮エッジ５６に沿った法線力（すなわち、半径方向の力）が、特に、母材２２が例えば骨梁のような比較的柔らかい場合、母材２２を変形するであろう。母材２２の表面に伝播される残留歪みはその降伏力を超過し、それによって、バニシング動作のように、圧縮エッジ５６が表面を耕起可能である。図１４に描かれている圧縮エッジ５６の耕起動作は、穴２０の全内面の機械特性に作用する。
【００６３】
圧縮エッジ５６を介して付加された応力が穴２０全体に蓄積し続ける。アンカー３８が全深さに到達して回転を停止するとき、母材２２の蓄積された応力は、言ってみれば捕われの身から開放され、それにより、図１５に図示されるように、適所に圧縮エッジ５６をロックする先述のスプリングバック動作を引き起こす。このねじ込み操作からの応力負荷に対する、および、より早期の穴前処理の間に蓄積してきたであろう母材２２のほぼ瞬時の弾性反応は、アンカー３８の好適に高度な初期安定性を提供する。さらに、フルート内で弾性的に膨張する母材２２の一部がアンカー３８に適所で効果的にセルフロックし、結果として、ねじを外すことによって容易に除去できなくなる。圧縮エッジ５６が付されたアンカー３８の別のメリットは、母材２２のある一定のタイプの構造（ｆａｂｒｉｃ）を強化する性能である。例えば、骨、木材または発泡体（など）に、降伏点と最大抗張力の間の領域の応力をかける場合、当該材料は歪み硬化を経験する。加工硬化または冷間加工としても知られる歪み硬化は、塑性変形による延性材料の強化のことである。この強化は、材料の結晶構造内の転位の動き、および転位の発生によって起こる。また、本アンカー３８のさらに別のメリットは、とりわけ骨への適用で見ることができ、この場合、圧縮エッジ５６および他の特別な特性が、自然骨の再生を活性化する性能を有する。
【００６４】
よって、本使用方法は、アンカー３０を前処理された穴２０に漸進的により深くねじ込み、一方で、配列された圧縮エッジで、穴２０の内面に対して、周方向にスイープする圧縮歪みを同時に付加することと説明されよう。圧縮エッジ５６が穴２０の内面を引き摺って（摺接して）進むとき、応力が側壁に蓄積される。アンカー３８が全深さに到達し、回転を停止するとき、蓄積された応力はもはや抑制されず、結果として母材２２が圧縮エッジ５６の周囲に充填される。急速な弾性反応は、アンカー３８の好適に高度な初期安定性を提供し、適所にアンカー３８をセルフロックし、そうすることで、ねじを外すことによって容易に除去できなくなり、穴２０の周囲の壁を強化する。骨での適用において、良好な長期にわたるアンカー３８の安定性のために、自然骨の再生が促進される。
【００６５】
図１７は本発明の別の実施形態を示している。この例では、先述の例で説明されているアンカーに対応するアンカー１３８の特徴が、同様の符号で特定されているが、１が符号の前に付されている（すなわち、１００ずつずれている）。また、この例は、図１および図２の先述の椎弓根スクリューのような、整形外科用途に構成される。先端部１４０および冠状端部１４２は、中央領域１４４と比べて比較的短い。先端部１４０および冠状端部１４２は、それぞれアンカー１３８の全長の約１／５であると言えよう。また、中央領域１４４はアンカー１３８の全長の約３／５である。
【００６６】
先端ねじ山プロファイル１４６は、パイロット穴を開けることなく、あるいは、単に比較的小さなパイロット穴を用いて、セルフタッピングさせるように設計されている。セルフタッピングは、アンカー１３８が回転するとき、それ自体のねじ山を作成しながら前進する性能を示している。このセルフタッピング性能は、連続する先端ねじ山プロファイル１４６における、少なくとも１つのポケット１４８を研磨することにより促進される。ポケット１４８は、アンカー１３８が時計回り方向にねじ込まれるとき、穴の周辺の壁に補完的なねじ山を切断するのに役立つ。ポケット１４８は挿入時に母材小片を収集するであろう。
【００６７】
中央領域１４４では、前述した例のような、先端ねじ山プロファイル１４６の谷部に結合するらせん溝は存在しない。ただし、フルートおよびランド５０は連続していない。中間ねじ山構造１６６が中央領域１４４の圧縮エッジを中断している。中間ねじ山構造１６６は、先端ねじ山プロファイル１４６のピッチと概ね等しいピッチを有していてもよいが、有していなくてもよい。アンカー１３８を穴に挿入するとき、中間ねじ山構造１６６は先端ねじ山プロファイル１４６の牽引力の昇圧器として機能し、より柔らかい母材の中の先端ねじ山プロファイル１４６をはぎ取らないことに役に立つ。
【００６８】
冠状端部１４２で、冠状ねじ山プロファイルは閉栓要素１６４を形成する。環状ネック部は中央領域１４４から冠状ねじ山プロファイルへの移行部として機能する。これらの冠状ねじ山プロファイルは、先端ねじ山プロファイル１４６および中間ねじ山構造１６６のピッチとほぼ同一のピッチを共有している。全般に適合したピッチにより、ねじ山（各セクション１４０、１４２、１４４の１つ）の３つの組は挿入時に協働する。
【００６９】
整形外科用途において、本発明に従ったアンカー３８、１３８は、初期配置の際に、アンカーの十分な安定性に到達することができる。さらに、骨再生を促進する独自の性能により、アンカーの長期安定性が増大及び加速される。本発明の独自の圧縮特性は、ねじ山形状、表面の構造および／または特殊なコーティングにおいて、多数の従来技術の変化形と互換性を有する。
【００７０】
さらに、本発明の概念は、出願人の特許出願である、２０１４年７月１９日に発行された国際出願ＷＯ２０１４／０９３４８７で説明される方針に沿った歯科用インプラントとして使用される、比較的短いアンカーを形成するように構成されてもよい。国際出願ＷＯ２０１４／０９３４８７の完全な開示が、関連する各国の法域で許容されるであろう参照によりここに組み込まれる。
【００７１】
繰り返すが、本発明の原則は、母材２２として骨に限定するものではない。実際、本発明の圧縮エッジ３８、１３８は、適切な弾性応答特性が備わった細胞または非細胞のいずれでもよい、ほぼあらゆるタイプの材料に固定するように構成されてもよく、結果として、アンカー３８、１３８が全深さに到達するとき、周囲材料に蓄積された歪みが圧縮エッジ５６、１５６の周囲、および、図１５に示されているのと多かれ少なかれ同様の他の隙間に満たされる。この周囲材料の弾性反応はアンカー３８、１３８を適所にセルフロックし、その結果、アンカーを容易に取り外すことができなくなり、それにより、高度な初期安定性をアンカー３８、１３８に提供する。母材２２が生きている材料の特徴を有している場合、治癒誘発型の内方成長が、より強固な支えを創出するであろう。例えば、アンカー３８、１３８が生きた木材にねじ込まれるとき、木材の生きた細胞はアンカー３８の隙間に向かって成長するであろう。同様に、アンカー３８、１３８がインビボの骨にねじ込まれるとき、上記の内方成長が実質的に増強された固定をもたらすであろう。非有機的用途が最小限に抑えられるということではない。例えば、アンカー３８、１３８が航空宇宙、耐熱および他の重要な用途で広範囲に使用されるタイプの金属発泡体において使用されてもよい。アンカー３８、１３８のさらに予測される用途は、柔らかくて緩い土および泥土の穴における土木工学シナリオを含む。実際のところ、アンカー３８、１３８の独自の圧縮力による他の多様な用途が示されよう。
【００７２】
本説明を通じた、右手方向および左手方向のねじ山について申し述べる。右手方向ねじ山は時計回り方向の回転に基づいて前進し、反対に、左手方向ねじ山は反時計回り方向の回転に基づいて前進する。右手方向ねじ山は、圧倒的な割合により、最も一般的であり、従って、かかる使用が本説明を通じて実施されている。ただし、すべてのねじ山パターンの右手方向から左手方向への逆転（およびその逆も然り）は可能であり、挿入に際して、反時計回りに回転する場合と実質的に同等の性能特性に帰結するであろう。よって、先端ねじ山プロファイル４６の左手方向ねじれは、ここに開示および請求される実施形態の単なる構造的同等物とみなされる。別の言い方をすると、時計回りまたは反時計回りの方向の一方が、「第１の」回転方向とみなされ、時計回りまたは反時計回りの方向の他方が、「第２の」回転方向とみなされるケースでは、先端ねじ山プロファイル４６、１４６が第１の回転方向に形成された場合、圧縮エッジ５６、１５６のらせん状ねじれが好適には第２の回転方向または直線状（ｓｔｒａｉｇｈｔ）（すなわち、無限リード）であり、穴２０の内壁から母材を切断しないように、非切断方向に角度が付けられる、と言うのが正確であろう。
【００７３】
先述の発明は関連する法的基準を順守して説明されており、よって、本説明は事実上、限定ではなく例示を意味する。特定分野に習慣的に使用される用語の使用は、本発明の想定される用途を、特定の使用分野に限定するために、狭く解釈されてはならない。ここに開示される実施形態の変更および修正は、当業者にとって明白であると思われ、本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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