(57)【要約】【課題】骨スクリュの支持力を高めて動きを防止するだけでなく組立が容易な骨固定装置を提供する。【解決手段】上記のような目的を達成するための本発明による骨固定装置は、ヘッドを有する骨スクリュと、前記骨スクリュのヘッドの上側を支持するキャップと、前記キャップが収容されると同時に前記骨スクリュのヘッドが係止されるボアを有し支持バーが収容されるＵ型のチャンネルを有するレシーバ部材と、前記レシーバ部材にねじ結合して前記支持バーを固定するバー固定ナットと、を備えており、前記ボアの下部内面には前記ヘッドの支持力を高めるように多重段差部が形成されてヘッドの下部外面に線接触されることを特徴とする。【選択図】図３
2005507282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドを有する骨スクリュと、前記骨スクリュのヘッドの上側を支持するキャップと、前記キャップが収容されると同時に前記骨スクリュのヘッドが係止されるボアを有し支持バーが収容されるＵ型のチャンネルを有するレシーバ部材と、前記レシーバ部材にねじ結合して前記支持バーを固定するバー固定ナットと、を備えており、前記ボアの下部内面には前記ヘッドの支持力を高めるように多重段差部が形成されてヘッドの下部外面に線接触されることを特徴とする骨固定装置。
【請求項２】
前記キャップの背面にはリセス部が所定の深さで形成され、前記リセス部の下端角が前記ヘッドの上部外面に線接触されることを特徴とする請求項１に記載の骨固定装置。
【請求項３】
前記ボアは、前記多重段差部と、前記キャップが収容されるように前記多重段差部の上側に形成されたキャップ収容部と、前記キャップがねじ移動する一方、前記バー固定ナットがねじ結合されるねじ部と、からなっており、前記キャップ収容部の内径は、前記ねじ部の内径より大きく形成されたことを特徴をする請求項１または請求項２に記載の骨固定装置。
【請求項４】
前記ねじ部は、前記キャップは通過して前記バー固定ナットは上側で係止されてそれ以上移動しないように、その上部のねじ山の深さはその下部のねじ山の深さより深く形成されたことを特徴とする請求項３に記載の骨固定装置。
【請求項５】
前記ねじ部のねじ山は、前記レシーバ部材の変形を防止する一方、力の伝達と締結力及び弛み防止面で最適な状態になるように台形ねじであることを特徴とする請求項４に記載の骨固定装置。
【請求項６】
前記台形ねじは、前記キャップ及び前記バー固定ナットが容易に組立られる一方で弛まないように、そのねじ山の上側面の傾きはそのねじ山の下側面の傾きより大きくなっていることを特徴とする請求項５に記載の骨固定装置。
【請求項７】
前記ねじ山の上側面の傾きは１０゜であり、ねじ山の下側面の傾きは１゜であることを特徴とする請求項６に記載の骨固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脊椎などの骨を正常な状態に矯正した後、動くことなく固定するための骨固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来脊椎などの骨を固定する骨固定装置として大韓民国特許公開第２０００−４８５６２号公報（特許文献１）、米国特許番号第６２８０４４２号（特許文献２）がある。
【０００３】
上記の特許文献１は、図１に示すように球形であるヘッド１２を有する骨スクリュ１０と、骨スクリュのヘッド１２を支持する収縮コレット１４と、収縮コレット１４を収容するテーパ状のリセス１６を限定する中央ボアを有し、リセス１６と連通して支持バー（Ｒ）をその内部に収容するＵ型のチャンネルを有するレシーバ部材１８と、レシーバ部材１８にねじ結合して支持バー（Ｒ）を固定するセットスクリュ２０と、を含む。
【０００４】
骨スクリュのヘッド１２には工具を収容する工具収容リセス２２が形成され、工具収容リセス２２は平らに切断した上部表面２４に限定され、レシーバ部材１８のチャンネル部分にはセットスクリュ２０がねじ結合するように内部ねじ２６が形成され、収縮コレット１４の背面にはヘッド１２が密着するリセス２８が形成される。収縮コレット１４の下部部分及びリセス２８には複数のスロットが形成されて骨スクリュのヘッド１２に一定の圧縮力を提供するようになる。
【０００５】
セットスクリュ２０を締めれば、支持バー（Ｒ）が収縮コレット１４を圧縮し、収縮コレット１４はレシーバ部材のテーパ状のリセス１６に圧着しながら骨スクリュ１０を垂直または所定の角度に傾いた状態で固定するようになる。
【０００６】
前記特許文献２は、図２に示すように骨スクリュ３０のヘッド３２に複数の突出帯３４を形成し、レシーバ部材３６のボアの下側内面に支持リング３８を嵌合してヘッド３２の下側が係止されるようにし、ヘッド３２の上側にはキャップ４０を被せて、キャップ４０の上側にはレシーバ部材３６のチャンネルに支持バー（Ｒ）を挿入してバー固定ナット４２で固定する構造である。
【０００７】
そして、レシーバ部材３６でキャップ４０が挿入される部分の内径は、バー固定ナット４２がねじ結合される部分の内径より大きく形成され、バー固定ナット４２を弛めて支持バーＲを分離した場合、キャップ４０が上側に離脱しないようになっているが、その組立時にはレシーバ部材３６の下側を通じてキャップ４０を挿入した後、骨スクリュ３０のヘッド３２をレシーバ部材３６の下側に挿入した後、支持リング３８を骨スクリュ３０の下端から外挿してレシーバ部材３６のボアの下側内面に嵌合されるようになる。
【０００８】
一方、レシーバ部材の内部にはその下側まで内部ねじが形成されてキャップ４０をねじ結合することによって離脱しないようにする構造も開示されている。
【特許文献１】
大韓民国特許公開第２０００−４８５６２号公報
【特許文献２】
米国特許第６２８０４４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、前記特許文献１のような従来の骨固定装置は、支持力が弱くてテーパ状のリセス１６に安着するヘッド１２が外部撹乱によって動くため最初の支持状態で維持することができなくなる。
【００１０】
前記特許文献２は前記特許文献１の問題点を改善したものではあるが、支持リング３８を嵌合して組み立てることが容易でないだけでなく、骨スクリュの支持力も満足するに値しないという問題点があった。
【００１１】
さらに、骨スクリュのヘッドの上部をキャップでねじ結合して固定する構造はキャップを下側までねじ結合しなければならないだけでなく、バー固定ナットの固定力がヘッドに伝達することができないため、組立が容易でないだけでなく骨スクリュの支持力も低いという問題点があった。
【００１２】
従って、本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は骨スクリュの支持力を高めて動きを防止するだけでなく組立が容易な骨固定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような目的を達成するための本発明による骨固定装置は、ヘッドを有する骨スクリュと、前記骨スクリュのヘッドの上側を支持するキャップと、前記キャップが収容されると同時に前記骨スクリュのヘッドが係止されるボアを有し支持バーが収容されるＵ型のチャンネルを有するレシーバ部材と、前記レシーバ部材にねじ結合して前記支持バーを固定するバー固定ナットと、を備えており、前記ボアの下部内面には前記ヘッドの支持力を高めるように多重段差部が形成されてヘッドの下部外面に線接触されることを特徴とする。
【００１４】
前記キャップの背面にはリセス部が所定の深さで形成され、前記リセス部の下端角が前記ヘッドの上部外面に線接触されることが好ましい。
【００１５】
前記ボアは、前記多重段差部と、前記キャップが収容されるように前記多重段差部の上側に形成されたキャップ収容部と、前記キャップがねじ移動する一方、前記バー固定ナットがねじ結合されるねじ部と、からなっており、前記キャップ収容部の内径は前記ねじ部の内径より大きく形成される。
【００１６】
前記ねじ部は、前記キャップは通過して前記バー固定ナットは上側で係止されてそれ以上移動しないように、その上部のねじ山の深さはその下部のねじ山の深さより深く形成される。
【００１７】
前記ねじ部のねじ山は、前記レシーバ部材の変形を防止する一方、力の伝達と締結力及び弛み防止面で最適な状態になるように台形ねじであることが好ましい。
【００１８】
前記台形ねじは、前記キャップ及び前記バー固定ナットが容易に組立られる一方で弛まないように、そのねじ山の上側面の傾きはそのねじ山の下側面の傾きより大きく形成されることが好ましい。
【００１９】
前記ねじ山の上側面の傾きは１０゜であり、ねじ山の下側面の傾きは１゜であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による骨固定装置によれば、骨スクリュの支持力が高くて動きを防止するだけでなく組立が容易で、力の伝達力が大きく、弛みを防止する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について添付図を参照しながら詳しく説明する。
【００２２】
図３及び図４に示されるように、本発明の実施例による骨固定装置は、螺旋部５２とヘッド５４とを有する骨スクリュ５０を備え、骨スクリュのヘッド５４の上側をキャップ５６が支持し、ヘッド５４とキャップ５６と支持バー（Ｒ）とを収容して固定するレシーバ部材５８を備えた構造である。レシーバ部材５８の上側には支持バー（Ｒ）を固定するバー固定ナット６０がねじ結合される。
【００２３】
骨スクリュ５０の螺旋部５２は、骨に打ち込む部分であり、その下端は骨に容易に打ち込まれるように尖っていて、その谷の径は下側に行くほど小さくなる反面、螺旋部の山の径は同一である。骨スクリュの螺旋部が同一の外経で同一の山の高さのねじ山が形成されていれば、外力などによって固定力が弱化されて骨スクリュががたつく問題があり、このような問題を解決するために螺旋部の端部に行くほど外径を小さくする構造があるが、このような構造は剛性が低下して骨スクリュが破損される問題点があり、本実施例のようにその谷の径が下側に行くほど小さくなる反面、螺旋部の山の径が同一である構造は螺旋部が堅く骨に固定されながら剛性の低下を防止することができる。
【００２４】
骨スクリュ５０のヘッド５４は上部が平らに切断された球状で、平らな切断面にはレンチ等の工具を挿入して容易に回せるように六角溝６２が所定の深さに形成される。六角溝は多様な角溝からなることができる。
【００２５】
キャップ５６は図６に示すように、外周面にねじ山６４が形成された円筒状であり、その中央には六角溝６２に連通する孔６６が形成され、その背面にはリセス部６８が所定の深さで形成されている。リセス部６８はヘッド５４の曲律半径より小さな曲律半径からなる曲面であり、この曲面の下端角（Ｐ３）がヘッド５４の上部外面に線接触する。リセス部は傾斜面からなることもできる。ねじ山６４は後述するボアのねじ部のねじ山形状である台形ねじである。
【００２６】
レシーバ部材５８は図５に示すように、キャップ５６が収容されると同時に骨スクリュのヘッド５４が係止されるように長手方向に形成されたボア７０と、支持バー（Ｒ）が貫通して安着して形成されたＵ型のチャンネル７２とを備える。
【００２７】
ボア７０の下部内面にはヘッド５４の支持力を高めるように２段からなる多重段差部７４が形成され、多重段差部の各突出角（Ｐ１）（Ｐ２）がヘッド５４の下部外面に線接触する。多重段差部は３段、４段等に形成されることもできる。多重段差部７４で上側にある突出角（Ｐ２）は下側にある突出角（Ｐ１）よりその内径が大きくなり、球形のヘッド５４の下部外面が線接触するようになる。
【００２８】
ボア７０は多重段差部７４と、キャップ５６が収容されるように多重段差部７４の上側に形成されたキャップ収容部７６と、キャップ５６がねじ移動する一方、バー固定ナット６０がねじ結合されるねじ部７８とからなる。
【００２９】
キャップ収容部７６の内径はねじ部７８の内径より大きく形成される。従って、ねじ部７８に乗ってキャップ収容部７６に挿入されたキャップ５６は離脱されない。
【００３０】
ねじ部７８は、キャップ５６は通過し、バー固定ナット６０は上側で係止されてそれ以上移動しないように、その上部のねじ山の深さ（Ｈ１）はその下部のねじ山の深さ（Ｈ２）より深く形成される。上部と下部のねじ山のピッチは同一である。従って、バー固定ナット６０は支持バー（Ｒ）が締められる深さまでだけ入って行くため、支持バー（Ｒ）が差し込まれない状態でその位置を維持するようになり、組立を迅速にすることができる。
【００３１】
ねじ部７８のねじ山は、レシーバ部材５８の変形を防止する一方で、力の伝達と締結力及び弛み防止の面で最適な状態になるように台形ねじからなっている。即ち、三角ねじである場合バー固定ナット６０を締結するようになれば締結力は優れているが、長手方向に力の伝達力が小さく、締結後のレシーバ部材が半径方向に広がるため外側に別途のキャップを結合しなければならない短所がある。そして、四角ねじは長手方向に力の伝達力が優れているが締結後に弛む可能性があるという短所がある。しかし、台形ねじは締結力及び力の伝達力が同時に適正な値で維持されるようになり、レシーバ部材の外側にキャップを結合しなくともよい。
【００３２】
そして、台形ねじはキャップ及びバー固定ナットが容易に組立られる一方、弛まないようにそのねじ山の上側面（Ｆ１）の傾きはそのねじ山の下側面（Ｆ２）の傾きより大きく形成することが好ましい。具体的にねじ山の上側面（Ｆ１）の傾きは１０゜であり、ねじ山の下側面（Ｆ２）の傾きは１゜であることがより好ましい。即ち、上側面の角度が下側面の角度より大きくなれば、バー固定ナット６０及びキャップ５６を上側で初期締結する時に簡単に締結することができ、逆方向に力が作用する時にも変形が最小化され、ねじ部７８とバー固定ナット６０との差し込みを大きくしてねじの精密度を向上させて弛みを防止する。
【００３３】
バー固定ナット６０は、レシーバ部材のねじ部７８にねじ結合されるねじ山８０がその外周面に形成された円筒状であり、その中央には六角溝８２が形成されると同時に孔８４が形成された構造である。
【００３４】
このように構成された本発明による骨固定装置の組立は次の通りである。
【００３５】
まず、レシーバ部材５８の上側で骨スクリュ５０をレシーバ部材５８のボア７０内に挿入して多重段差部７４にヘッド５４を安着させ、キャップ５６がねじ部７８を通じて上側から下側に移動するようにし、キャップ５６をキャップ収容部７６に位置させる。この時、キャップ収容部７６に収容されたキャップ５６が上側に外れないようにキャップ５６の上面に傷跡を残すパンチング作業をすることもできる。
【００３６】
次にキャップ５６の孔６６を通じてヘッド５４の六角溝６２にレンチを挿入して骨スクリュ５０を骨に固定させ、支持バー（Ｒ）をＵ型のチャンネル７２を横切ってキャップ５６の上側に安着させた後、バー固定ナット６０を締めて骨スクリュ５０を固定する。
【００３７】
バー固定ナット６０の締結力は支持バー（Ｒ）とキャップ５６とを順番に通ってヘッド５４に伝達されるが、レシーバ部材の多重段差部７４の各突出角（Ｐ１）（Ｐ２）がヘッド５４の下部外面に線接触し、キャップ５６の下端の角（Ｐ３）がヘッド５４の上部外面に線接触して、骨スクリュ５０が動かないように堅く固定して支持される。
【００３８】
骨スクリュ５０は図７に示すように、中心軸を中心に約２６゜の旋回角度内で傾いて固定される。
【００３９】
図８は本発明の骨固定装置と従来の骨固定装置の骨スクリュの支持力を試したグラフであり、同一の締結トルク（１４ Ｎ．ｍ）でバー固定ナット６０を締めた後、静荷重を加えた時ヘッド５４が降伏して変位されるグラフである。
【００４０】
試験装備は万能圧縮試験機（ＭＴＳ ７９３）であり、試験方法はＡＳＴＭ Ｆ１７１７によって行われた。
【００４１】
図９は試験状態を示した概路図である。図示するように、骨スクリュ５０を上下物体（Ｍ）に７６ｍｍ間隔でそれぞれ打ちこんだ後、支持バー（Ｒ）を連結してバー固定ナット（図示なし）を締めた後、骨スクリュのヘッドから４０ｍｍ離れた所に荷重（Ｆ）を加えて物体（Ｍ）が変位する状態を図８のグラフで表わしたものである。
【００４２】
グラフでＡは本発明の実施例の製品に対するグラフであり、Ｂは特許文献２によって製造された製品のグラフであり、Ｃは特許文献１によって製造された製品のグラフである。
【００４３】
グラフに示すように、本発明の実施例の製品の降伏点が約５５０Ｎであるのに比べて、従来製品の降伏点は約４５０Ｎ及び３００Ｎであるため、本発明の骨固定装置の支持力が著しく高いことが分かる。
【００４４】
本発明は上記の実施例に限定されることなく、多様に変形して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明による骨固定装置は、骨スクリュの支持力が高くて動きを防止するだけでなく組立が容易で、力の伝達力が大きく、弛みを防止する効果があるため、脊椎などの骨を正常な状態に矯正した後、動くことなく固定するための骨固定装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の骨固定装置の一例を示す断面図である。
【図２】従来の骨固定装置の別の例を示す断面図である。
【図３】本発明による骨固定装置を示す断面図である。
【図４】本発明による骨固定装置の分離図である。
【図５】図３のレシーバ部材を示す断面図である。
【図６】図３のキャップを示す断面図である。
【図７】本発明による骨固定装置の使用状態図である。
【図８】本発明による骨固定装置と従来の骨固定装置の支持力をテストしたグラフである。
【図９】骨固定装置の試験状態を示した概路図である。
【符号の説明】
【００４７】
５０  骨スクリュ
５２  螺旋部
５４  ヘッド
５６  キャップ
５８  レシーバ部材
６０  バー固定ナット
６８  リセス部
７０  ボア
７２  Ｕ型のチャンネル
７４  多重段差部
７６  キャップ収容部
７８  ねじ部
【図８】
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【国際公開パンフレット】
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2005507282.tif 000009
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2005507282.tif 000027
2005507282.tif 000028
【国際調査報告】
2005507282.tif 000029
2005507282.tif 000030