(57)【要約】  ドリルビット（１）は中心軸（Ａ）を有し、ドリルビット（１）の一端部のドリルチップ（３）を終端とするテーパ状刃端部（２）と、ドリルビット（１）の反対端部から延在するシャンク（４）と、刃端部（２）とシャンク（４）との間に延在する本体（４ａ）とを含む。複数の縦溝（５）がドリルビット（１）に形成され、本体（４ａ）に沿って刃端部（２）まで螺旋状に延在している。各縦溝（５）は、縦溝前方側壁（６）と縦溝後方側壁（７）とを有する。ランド（９）が縦溝（５）の各々の間で本体（４ａ）に画定され、刃端部（２）まで延在している。中心軸（Ａ）に対して垂直に延在する本体（４ａ）のいかなる本体断面においても、前方隣接する縦溝（５）の縦溝後方側壁（７）に近接する各ランド（９）のランド前方エッジ領域（１１）は、凸状に湾曲している。
2013544594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を有するドリルビットであって、
ドリルビットの一端部のドリルチップを終端とするテーパ状刃端部と、
ドリルビットの反対端部から延在するシャンクと、
前記刃端部と前記シャンクとの間に延在する本体と、
ドリルビットに形成されて前記本体に沿って前記刃端部まで螺旋状に延在する複数の縦溝であって、縦溝前方側壁と縦溝後方側壁とを各々が有する縦溝と、
前記縦溝の各々の間で前記本体に画定されて前記刃端部まで延在するランドと、を含み、
前記中心軸に対して垂直に延在する前記本体の略いかなる本体断面においても、前方隣接する前記縦溝の前記縦溝後方側壁に近接する前記ランドの各々のランド前方エッジ領域が、凸状に湾曲している、ドリルビット。
【請求項２】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド前方エッジ領域の各々が、少なくとも０．２０ｍｍの半径を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項３】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド前方エッジ領域の各々が、前記ドリルビットの全径の少なくとも０．０２倍である半径を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項４】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド前方エッジ領域の各々が、前記ドリルビットの全径の少なくとも０．０４倍である半径を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項５】
前記ランドの各々が、
前記ランドの前記ランド前方エッジ領域と、
前記ランドの前記ランド前方エッジ領域に近接するランド縁部と、
前記縁部から後方隣接する前記縦溝に向かって延在するランド逃げ面と、
前記ランド逃げ面を後方隣接する前記縦溝の前記縦溝前方側壁に連接するランド移行領域と、を含み、
いかなる前記本体断面においても、前記ランドの各々の前記ランド縁部が前記中心軸を中心に延在する円に位置し、前記ランド前方エッジ領域の各々と前記ランド逃げ面の各々と前記移行領域の各々とが前記円の中に完全に位置する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項６】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が凸状に湾曲している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項７】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が前記ランド縁部に対して前記中心軸の方へ傾斜している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項８】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が前記ランド縁部に対して、間の接合部において、前記中心軸の方へ５から１５度の角度で傾斜している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項９】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が前記ランド縁部から前記中心軸の方へ内向きに湾曲している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項１０】
略いかなる前記断面においても、前記ランド移行領域が湾曲していて前記ランド逃げ面を後方隣接する前記縦溝の前記縦溝前方側壁に連接する、請求項５記載のドリルビット。
【請求項１１】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド移行領域が前記ドリルビットの全径の少なくとも０．０８倍である半径を有する、請求項１０記載のドリルビット。
【請求項１２】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド移行領域が前記ドリルビットの全径の少なくとも０．２倍である半径を有する、請求項１０記載のドリルビット。
【請求項１３】
前記ドリルビットが３本の前記縦溝を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項１４】
前記ドリルビットが整形外科用ドリルビットである、請求項１記載のドリルビット。
【請求項１５】
前記ドリルビットが、前記刃端部に画定されて前記ランドの一つから前記ドリルチップまで延在する複数のチップフェイスをさらに含み、
前記チップフェイスが前記縦溝の各々の前端部まで前記縦溝により分離され、
前記チップフェイスの各々が前方隣接する前記縦溝の前記縦溝後方側壁とともに一次刃先を画定し、
前記一次刃先の各々が、前記ランド前方エッジ領域の一つから延在して、それぞれの前記ランド前方エッジ領域に近接する一次刃先移行領域を有し、
前記一次刃先移行領域で前記中心軸に対して垂直に延在する略いかなる移行領域断面においても、前記一次刃先が凸状に湾曲する、および／または、前記一次刃先が、前記縦溝後方側壁と近接する前記チップフェイスとの間の挟角を、前記一次刃先移行領域の前側にあるいかなる断面においても対応する挟角と比較して大きく画定するように、前方隣接する前記縦溝の前記縦溝後方側壁の近接径方向外側領域が構成される、請求項１記載のドリルビット。
【請求項１６】
前記一次刃先の各々が、前記一次刃先移行領域において有する半径は、前記移行領域の断面で測定されたときに、それぞれの前記ランド前方エッジ領域に向かって増加しており、前記一次刃先を、前記一次刃先の前側尖鋭領域から前記ランド前方エッジ領域へと連接する、請求項１５記載のドリルビット。
【請求項１７】
前記一次刃先の各々が、前記縦溝後方側壁と近接する前記チップフェイスとの間で画定する挟角は、前記移行領域の断面で測定されたときに、それぞれの前記ランド前方エッジ領域に向かって増加する、請求項１５記載のドリルビット。
【請求項１８】
前記一次刃先の各々について、前記一次刃先の各々と当該の前記ランド前方エッジ領域との間の交線を通る交線断面で、前記ランド前方エッジ領域の半径と略等しい半径を前記一次刃先が有する、請求項１５記載のドリルビット。
【請求項１９】
前記半径が少なくとも０．２０ｍｍである、請求項１８記載のドリルビット。
【請求項２０】
前記縦溝の各々が、隣接する前記ドリルチップまで延在し、
前記一次刃先の各々が、それぞれの前記ランド前方エッジ領域における前記ランド前方エッジ領域の螺旋角と略等しい角度からドリルチップに接近するにつれてゼロまで減少する一次刃先螺旋角を含む可変円錐螺旋式に、前記ランド前方エッジ領域の一つから延在する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項２１】
前記ランドの各々が、
前記ランドの前記ランド前方エッジ領域と、
前記ランド前方エッジ領域に近接するランド縁部と、
後方隣接する前記縦溝の前記縦溝前方側壁へ前記ランド縁部を連接するランド移行領域と、を含み、
略いかなる前記本体断面においても、前記ランドの各々の前記ランド縁部が前記中心軸を中心に延在する円に位置し、前記ランド縁部が前記ランドの幅の少なくとも大部分に延在する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項２２】
前記本体が、隣接する前記刃端部から前記シャンクまで延在するねじ山を備え、前記ねじ山が前記ランド縁部に画定される、請求項２１記載のドリルビット。
【請求項２３】
略いかなる前記本体断面においても、凸状に湾曲した前記ランド前方エッジ領域が複数の個別面取り面により画定される、請求項１記載のドリルビット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルビットの分野に関し、詳しくは整形外科用ドリルビットに関するが、これに限定ない。
【背景技術】
【０００２】
ドリルビットは慣例的に、ロッドの作用前端部から後端部へ延在するロッドの側壁に縦溝として知られる２本以上の螺旋溝を研削形成して、ロッドの後端部に円筒形のシャンクを残すことにより、高強度金属材料のロッド／シャフトから形成される。ロッドの全径を画定するランドによって、縦溝が分離されている。そうでない場合には、ランドと穿設対象の孔の壁との間に生じ得る抗力を低下させるため、ランドの各々の後方領域が研削除去されて、ランド逃げ面として知られるドリルビットのこの部分の若干の縮径が行われる。こうして、ドリルの全径を画定しランドの縁部として知られる前方部分のみが残る。縁部の前方エッジは、切れ刃として知られる尖鋭な二次刃先を隣接の縦溝の後方側壁とともに画定する。穿孔作業中には、ランドの縁部分のみが穿孔材料の孔の壁と嵌合することでドリルビットに作用する抗力を低下させ、ひいてはドリルビットの詰まりの発生率を下げる。
【０００３】
ドリルビットの刃端部は慣例的に、２本の縦溝を含む設計についてはのみ状エッジへ、３本以上の縦溝を含む設計については尖端チップへ各ランドから延在する端面またはチップフェイスを含み先端として知られる略円錐形端部を設けるようにロッドの端部領域を研削除去することによって形成される。チップフェイスの各々の前方エッジと隣接縦溝の隣接後方側壁との間の接合部によって一次刃先が画定される。ドリル孔の端部で穿孔材料を切削するのは、これらの一次刃先である。材料から切削された削り屑は縦溝に沿ってドリルビットの後部へ進むことにより、より多くの材料が切削されて縦溝の後端部からの排出のために縦溝に沿って進む余裕が生まれる。
【０００４】
ドリルビットの本体部では、縁部が隣接の縦溝の後方側壁とともに挟角を形成する。この挟角が小さくなるほど、二次刃先は尖鋭となる。尖鋭な刃先は慣例的に、切削効率を向上させるのに望ましい。尖鋭な二次刃先は、切削される材料とより積極的な嵌合を行う。二次刃先の挟角が小さ過ぎる場合には、施術者による制御性が低下し、トルクが不必要に高くなり、切削力の制御が不能となることがある。
【０００５】
二次刃先に小さい挟角が設けられる時には、穿孔プロセス中に施術者がドリルビットを芯ずれ状態で動かしたとすると、比較的尖鋭な二次刃先が切削を続けてドリル孔を広げるので、二次刃先は孔を拡張する傾向がある。これは、後でドリル孔へねじ止めされるねじの安全性に悪影響を与えるだろう。整形外科の用途では、これはねじの抜けおよび埋め込み不良につながることがある。
【０００６】
整形外科の用途では、尖鋭な二次刃先は、腱、靭帯、隣接組織、および他の生命維持に不可欠な器官などの軟部組織に損傷を与える可能性を結果的に生じる。慣例的なドリルビットにおける縦溝設計は軟部組織と嵌合する傾向があり、結果的にドリルビットに組織が巻き付き、かなりの組織外傷を招く。これは、患者への外傷の増加につながり、動脈損傷の場合には死に至る可能性がある。
【０００７】
これらの問題を回避する取り組みにおいて、縦溝、特に縦溝の断面半径の設計を制御することにより、一般的に、大きな刃先角が二次刃先に採用される。縦溝の半径が大きくなるほど、刃先の挟角が大きくなり、結果的に二次刃先があまり積極的ではなくなる。しかし、半径の大きな縦溝断面はコア径の大きなドリルビットを生み、ドリルビットの全径までのドリルビットの材料の量を減少することにより、ドリルビットの慣性モーメントを低下させる。この結果、曲げまたは極モーメントがドリルビットに印加される時に、ドリルビットが破損を受けやすくなることがある。二次刃先を丸くするため縦溝の半径を大きくしても、刃端部にある一次刃先も積極的でなくなることにより、ドリルビットの切削効率を低下させる。
【０００８】
整形外科の用途では、大部分の穿孔手順は、髄管として知られる骨の中心または中空部での骨の穿孔を必要とする。骨折の固定のための穿孔は、皮質の片側から反対側への穿孔を必要とする。これらの皮質は近位皮質および遠位皮質として知られている。遠位皮質の先には、筋肉、静脈、および動脈などの軟部組織が位置している。
【０００９】
また場合によっては、穿孔される骨構造は概して、硬質で高密度の緻密骨または皮質骨による薄い外層と、軽いスポンジ状または海綿質の骨による内層とを含む。皮質骨の硬度および密度は、海綿骨よりもかなり高い穿孔耐久性を結果的に生む。
【００１０】
一般的な整形外科用ドリルビットでは、刃端部が皮質骨を破砕する時を判断するのは困難である。一次刃先の後端部が（ドリルビットの全径で）最初に骨表面と嵌合する程度までドリルビットが骨の中を進んだ直後にほぼこの破砕が発生して、ドリルビットの全径に当たる孔を骨表面に設ける。
【００１１】
ドリルビットが近位皮質を破砕すると、骨の中空部分を遠位皮質まで進んで、ここで軟部組織を破砕する。軟部組織では抵抗がほとんど生じないか全く生じず、ドリルビットを前進させようとする施術者によりドリルビットに印加される軸方向負荷は、急激な破砕という結果を生み、ドリルビットは必要な孔の奥行を超えて筋肉、静脈、および動脈へと急激に深く進入し過ぎて、結果的に外傷を著しく増加させ、場合によっては動脈の損傷が引き起こされて死に至ることがある。
【００１２】
尖鋭な二次刃先を有する整形外科用ドリルビットでは、ドリルビットを正確に配置して、埋め込みねじの正確な配置に先立って骨組織に孔を穿設するのにドリルガイドが使用される時にも、難点が見られる。ドリルガイドを使用するこの慣行は、現在の整形外科手術では当たり前になっている。ドリルビットの尖鋭な二次刃先はガイドの内側にキズやバリを生じ、ドリルガイドの内側にドリルビットが詰まる可能性が生じる。バリがガイドから剥離して患者の体内へ侵入することもある。ドリルビットの詰まりは、ドリルビットの取り外しの後で骨の正確な固定のため埋め込みねじをガイドに配置するためにガイドを続けて使用することを妨げる。各ランドの後方領域にランド逃げ面が研削される際には、ガイドのキズまたはバリ形成の可能性も高まる。こうして、軸方向以外の何らかの力がドリルビットに印加される場合には、ドリルビットがガイドと接触しているエリアが縮小されるため、狭いエリアでのガイドとの接触によって軸方向以外の力が伝達され、こうして圧力の上昇により、ガイドのキズまたはバリ形成の機会を増加させる。尖鋭な二次刃先はまた、手術用手袋を破って相互汚染を招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、上記の短所の少なくとも一つを実質上は克服するか少なくとも改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第一の態様において、本発明は、中心軸を有して、
ドリルビットの一端部のドリルチップを終端とするテーパ状刃端部と、
ドリルビットの反対端部から延在するシャンクと、
刃端部とシャンクとの間に延在する本体と、
ドリルビットに形成されて、本体に沿って刃端部まで略螺旋状に延在する複数の縦溝であって、各々が縦溝前方側壁と縦溝後方側壁とを有する縦溝と、
縦溝の各々の間で本体に画定されて刃端部まで延在するランドと、を含み、
中心軸に対して垂直に本体に延在する実質上いかなる本体断面においても、前方隣接の縦溝の縦溝後方側壁に近接するランドの各々のランド前方エッジ領域が凸状にカーブしている、ドリルビットを提供する。
【００１５】
一般的に実質上いかなる本体断面においても、各ランド前方エッジ領域が少なくとも０．２０ｍｍの半径を有する。
【００１６】
一般的に、実質上いかなる本体断面においても、各ランド前方エッジ領域がドリルビットの全径の少なくとも０．０２倍の半径を有する。
【００１７】
より一般的には、実質上いかなる本体断面においても、各ランド前方エッジ領域がドリルビットの全径の少なくとも０．０４倍の半径を有する。
【００１８】
少なくとも一つの実施形態において、各ランドは、
ランドのランド前方エッジ領域と、
ランドのランド前方エッジ領域に近接するランド縁部と、
縁部から後方隣接の縦溝に向かって延在するランド逃げ面と、
ランド逃げ面を後方隣接の縦溝の縦溝前方側壁に連接する（blend）ランド移行領域と、を含み、
いかなる本体断面においても、各ランドのランド縁部が中心軸を中心に延在する円に位置し、各ランド前方エッジ領域と各ランド逃げ面と各移行領域とが完全に円の中に位置する。
【００１９】
一般的に、実質上いかなる本体断面においても、ランド逃げ面が凸状にカーブしている。
【００２０】
一般的に、実質上いかなる本体断面においても、ランド逃げ面がランド縁部に対して中心軸の方へ傾斜している。
【００２１】
好ましくは、実質上いかなる本体断面においても、ランド逃げ面がランド縁部に対して間の接合部で中心軸の方へ２から３０度、より好ましくは５から１５度の角度で傾斜している。
【００２２】
代替的に、実質上いかなる本体断面においても、ランド逃げ面がランド縁部から中心軸に向かって内向きにカーブしている。
【００２３】
一般的に、実質上いかなる本体断面においても、ランド移行領域がカーブしていて、ランド逃げ面を後方隣接の縦溝の縦溝前方側壁へスムーズに連接する。
【００２４】
少なくとも一つの形態では、実質上いかなる本体断面においても、ランド移行領域がドリルビットの全径の少なくとも０．０８倍の半径を有する。
【００２５】
少なくとも一つの形態では、実質上いかなる本体断面においても、ランド移行領域がドリルビットの全径の少なくとも０．２倍の半径を有する。
【００２６】
一般的に、ドリルビットは３本の縦溝を有する。
【００２７】
一般的に、ドリルビットは整形外科用ドリルビットである。
【００２８】
少なくとも一つの好適な実施形態では、刃端部に画定されてランドの一つからドリルチップまで延在する複数のチップフェイスをドリルビットがさらに含み、チップフェイスは縦溝の各々の前端部まで縦溝により分離され、各チップフェイスが前方隣接の縦溝の縦溝後方側壁とともに一次刃先を画定し、
各一次刃先がランド前方エッジ領域の一つから延在し、当該のランド前方エッジ領域に近接する一次刃先移行領域を有して、一次刃先移行領域で中心軸に対して垂直に延在する実質上いかなる移行領域断面においても、一次刃先が凸状にカーブする、および／または、一次刃先移行領域の前側にあるいかなる断面での対応の挟角と比較して大きい、縦溝後方側壁と近接のチップフェイスとの間の挟角を一次刃先が画定するように、前方隣接の縦溝の縦溝後方側壁の近接径方向外側領域が構成される。
【００２９】
一つの形態では、各一次刃先は、当該のランド前方エッジ領域に向かって増加して一次刃先の前側尖鋭領域からランド前方エッジ領域へ一次刃先を連接する、移行領域断面で測定された一次刃先移行領域の半径を有する。
【００３０】
一つの形態では、各一次刃先は、当該のランド前方エッジ領域に向かって増加する、移行領域断面で測定された縦溝後方側壁と近接のチップフェイスとの間の挟角を画定する。
【００３１】
一般的に各一次刃先について、各一次刃先と当該のランド前方エッジ領域との間の交線を通る断面において、ランド前方エッジ領域の半径に実質上等しい半径を一次刃先が有する。一般的に、この半径は少なくとも０．２０ｍｍである。
【００３２】
少なくとも一つの実施形態では、縦溝の各々が隣接のドリルチップまで延在し、当該のランド前方エッジ領域におけるランド前方エッジ領域の螺旋角に実質上等しい角度からドリルチップに近づくにつれてゼロまで減少する一次刃先螺旋角を持つ可変円錐螺旋式に、各一次刃先がランド前方エッジ領域の一つから延在する。
【００３３】
本明細書の文脈において、三次元曲線に対する何らかの点での接線とこの曲線の中心軸との間に画定される螺旋角が規則的な螺旋のように一定ではなく変化することを除いて、円錐螺旋の一般形状を有する三次元曲線として、可変円錐螺旋が定義される。
【００３４】
一つの形態において、各ランドは
ランドのランド前方エッジ領域と、
ランド前方エッジ領域に近接するランド縁部と、
ランド縁部を後方隣接の縦溝の縦溝前方側壁に連接するランド移行領域と、を含み、
実質上いかなる本体断面においても、各ランドのランド縁部が中心軸を中心に延在する円に位置し、ランド縁部がランドの幅の少なくとも大部分に延在する。
【００３５】
一つの形態では、隣接の刃端部からシャンクに向かって延在するねじ山を本体が備え、ねじ山はランド縁部に画定される。
【００３６】
実質上いかなる本体断面においても、凸状カーブのランド前方エッジ領域が複数の個別面取り面により画定されるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を単なる例としてこれから説明する。
【図１】第一実施形態によるドリルビットの斜視図である。
【図２】図１のドリルビットの刃端部の拡大斜視図である。
【図３】図１のドリルビットの正面図である。
【図３ａ】図３の断面Ａ‐Ａにおける図１のドリルビットの断面図である。
【図３ｂ】図３の断面Ｂ‐Ｂにおける図１のドリルビットの断面図である。
【図３ｃ】図３の断面Ｃ‐Ｃにおける図１のドリルビットの断面図である。
【図３ｄ】図３の断面Ｄ‐Ｄにおける図１のドリルビットの断面図である。
【図３ｅ】図３の断面Ｅ‐Ｅにおける図１のドリルビットの断面図である。
【図４】第二実施形態によるドリルビットの斜視図である。
【図５】図４のドリルビットの刃端部の拡大斜視図である。
【図６】図４のドリルビットの正面図である。
【図６ａ】図６の断面Ａ‐Ａにおける図４のドリルビットの断面図である。
【図６ｂ】図６の断面Ｂ‐Ｂにおける図４のドリルビットの断面図である。
【図６ｃ】図６の断面Ｃ‐Ｃにおける図４のドリルビットの断面図である。
【図６ｄ】図６の断面Ｄ‐Ｄにおける図４のドリルビットの断面図である。
【図６ｅ】図６の断面Ｅ‐Ｅにおける図４のドリルビットの断面図である。
【図７】図４のドリルビットの端面図である。
【図８】様々な角度から見た図４のドリルビットの各斜視図／部分的斜視図である。
【図９】様々な角度から見た図４のドリルビットの各斜視図／部分的斜視図である。
【図１０】様々な角度から見た図４のドリルビットの各斜視図／部分的斜視図である。
【図１１】骨物質を穿孔する図４のドリルビットについて軸方向負荷と時間を表すグラフである。
【図１２】第三実施形態によるドリルビットの斜視図である。
【図１３】図１２のドリルビットの正面図である。
【図１３ａ】図１３の断面Ａ‐Ａにおける図１２のドリルビットの断面図である。
【図１３ｂ】図１３の断面Ｂ‐Ｂにおける図１２のドリルビットの断面図である。
【図１３ｃ】図１３の断面Ｃ‐Ｃにおける図１２のドリルビットの断面図である。
【図１４】図１２のドリルビットの端面図である。
【図１５】図１２のドリルビットの部分的な別方向斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
添付図面の図１から３ｅを参照すると、第一実施形態によるドリルビット１は、ドリルビット１の前側作用端部のドリルチップ３を終端とするテーパ状刃端部２を有し、ドリルビット１の反対側後端部からはシャンク４が延在している。シャンク４は通常の方法でドリルのチャックに収容されるように構成され、一般的には円筒形であるが、断面が六角形または他の適当な形状であってもよい。刃端部２とシャンク４との間にはドリルビット１の本体４ａが延在している。ドリルビット１には複数の縦溝５が形成されている。図示された実施形態では、各々が隣接のシャンク４から刃端部２へ本体４ａに沿って螺旋状に延在する３本の縦溝５が設けられているが、ドリルビット１が縦溝５を２本のみ、または４本以上有してもよいと考えられる。縦溝５の各々はドリルチップ３に向かって刃端部２に延在するが、刃端部２がテーパ状である結果としてドリルチップ３の直前で終了している。
【００３９】
図示された実施形態では、ドリルビット１の後部から見た時に時計方向に回転するようにドリルビット１が構成されている。本明細書を通して、ドリルビットの様々な特徴が「前方」、または「後方」と呼ばれ、この語は、ドリルビットが予定通りに回転する際に前方または後方にある特徴をそれぞれ指している。縦溝５の各々は、縦溝前方側壁６（予定の回転方向と反対向き）と縦溝後方側壁７（予定の回転方向の向き）とを有する。縦溝前方側壁６は、間に位置する縦溝底面８を介して縦溝後方側壁７に結合されている。図３ａから３ｄの断面図に最も分かりやすく図示されているように、縦溝前方側壁６と縦溝底面８と縦溝後方側壁７とがスムーズな連続表面を実際には形成する。図示された実施形態では縦溝５の各々は約１３度の螺旋角で形成されているが、異なる用途では螺旋角が適宜調節されてもよい。一般的な螺旋角は１０度と４５度との間であろう。縦溝５の螺旋は、ドリルビット１が予定方向に回転する際に各縦溝５の後端部が前端部の後方となるように構成される。縦溝底面８はドリルビットの中心軸Ａに対して約１度の若干のテーパを有し、シャンク４に向かって縦溝５の奥行を減少させる。一般的なテーパ角は０度と３度との間であろう。
【００４０】
縦溝５の各々の間にはランド９が画定される。図３ａの断面図に最も分かりやすく図示されているように、各ランド９は、ランド９のすぐ前方にある隣接の縦溝５の隣接の縦溝後方側壁７に近接するランド前方エッジ領域１１を有する。ランド前方エッジ領域１１に後方で近接して、ランド縁部１０が画定される。各ランド９は、ランド９のすぐ後方にある縦溝５の隣接の縦溝前方側壁６に向かってランド縁部１０から延在するランド逃げ面１２も有する。
【００４１】
ドリルビットの中心軸Ａに対して垂直に本体４ａに延在する少なくとも実質上はいかなる断面（以下、図３ａに図示された断面などの本体断面と呼ばれる）で見た時に、各ランド９のランド前方エッジ領域１１は凸状にカーブしている。これは、各ランドの前方エッジと隣接の縦溝後方側壁との間の交線に尖鋭な刃先を画定する一般的な先行技術のドリルビットとは対照的であろう。その結果、以下でさらに詳細に記載するが、一般的な周知のドリルビットの事例のような二次刃先がドリルビット１の本体４ａには設けられず、切削作業全体が刃端部２に任される。その結果、穿孔プロセス中に施術者がドリルビットを芯ずれ状態で動かしたとしても、尖鋭な二次刃先が本体に設けられる場合と比較して、ドリルビットの不整合本体によってドリル孔が切削および拡張される傾向が少なくなるだろう。また整形外科の用途では軟部組織への損傷の可能性を低下させ、ドリルビットの本体が軟部組織に食い込んで軟部組織を嵌合させ本体に巻き付かせる可能性を低下させる。凸状カーブのランド前方エッジ領域を各ランドに設けることで、ドリルビットの操作のスムーズ性を向上させ、ドリルビットの嵌合の破壊性を低下させ、トルク低下時にスムーズな切削プロセスの実施を可能にする。またこれらの利点は、ドリルビットの構造的一体性に悪影響を与えることなく達成され、ドリルビットの本体の全径での材料の量を減少させて縦溝後面とランドとの間に大きな角度を設け二次刃先を丸くする必要なく、ドリルビットの大きな慣性モーメントを維持する。ランド前方エッジ領域１１の凸状カーブは、連続的な曲線ではなく複数の個別の面取り面により達成されてもよい。
【００４２】
各ランドについて、ランド前方エッジ領域１１は一般的に少なくとも０．２ｍｍの平均半径を有する。すなわち、４．５ｍｍの全径を有する一般的な整形外科用ドリルビットでは、ランド前方エッジ領域は一般的に、中心軸Ａに対して垂直に本体４ａに延在する少なくとも実質上はいかなる本体断面でも測定される少なくとも０．２ｍｍという一定の半径を有するだろう。図示された特定の構成では、ランド前方エッジ領域１１の半径はおよそ０．３ｍｍである。ランド前方エッジ領域の半径はいかなる断面でも変化してよい（つまりランド前方エッジ領域１１は一定半径の円弧として形成される必要はないのである）。本体４ａに延在する中心軸Ａに対して垂直な少なくとも実質上はいかなる本体断面においても、各ランド前方エッジ領域１１の平均半径は一般的に、ドリルビットの全径の少なくとも０．０２倍、より詳しくはドリルビットの全径の少なくとも０．０４倍であろう。
【００４３】
図示された特定の構成では、図３ａに最も分かりやすく図示されているように、ランド移行領域１３は、ランド逃げ面１２を縦溝前方側壁６に連接する。これは、ランド逃げ面と縦溝前方側壁とが尖鋭エッジで合体する一般的な先行技術ドリルビットと対照的であろう（ただし、上述したカーブ状ランド前方エッジ領域が従来のランド逃げ面／縦溝前方側壁とともに使用されてもよいと考えられる）。ランド逃げ面１２を縦溝前方側壁６にスムーズに連接するように、移行領域１３は一般的にカーブしている。ドリルビットの中心軸Ａに対して垂直な本体断面（図３ａから３ｅに図示された断面など）で測定された時に、ドリルビット１の全径の０．０８から０．３倍の範囲、あるいは全径の０．２と０．３倍の間で変化する半径をランド移行領域１３が有することが好ましいだろう。図示された特定の実施形態では、ドリルビット１は４．５ｍｍの全径を有し、ランド移行領域１３は、ランド逃げ面６に隣接したおよそ１．０８ｍｍと縦溝前方側壁６に隣接した０．４ｍｍとの間で変化する半径を有する。カーブしているのでなく、ランド移行領域１３の各々が一つ、好ましくは二つ以上の面取り面により画定されてもよい。
【００４４】
ランド縁部１０は、ドリルビット１が形成される前の円筒形シャフトから研削除去されていないランド９の一部円筒形部分を構成する。図示された実施形態では、約０．２ｍｍの幅（本体断面で測定）をランド縁部１０が有するが、ランド前方エッジ領域１１とランド逃げ面１２との交線により実際には画定される最小の幅をランド縁部１０が有してもよいと考えられる。中心軸Ａを中心に延在してドリルビットの全径（図示された実施形態ではシャンク４の直径に等しい）に等しい直径を有する円Ｂに、ランド縁部１０の各々が位置する。各ランドのランド前方エッジ領域１１とランド逃げ面１２とランド移行領域１３とは、ドリルビット１が形成される前の円筒形シャフトから研削形成される。したがって、中心軸Ａに対して垂直にランド９に延在するいかなる本体断面においても、図３ａに図示されているように、各ランド前方エッジ領域１１とランド逃げ面１２とランド移行領域１３とは円Ｂの完全に内側に位置する。ランド逃げ面１２は凸状にカーブしており、一般的にランド縁部１０に対して中心軸Ａの方へ傾斜して、ランド縁部１０とランド逃げ面１２との間にエッジを画定する。代替的に、ランド逃げ面１２がランド縁部１０から中心軸Ａの方へ内向きに徐々にカーブして、間に明確なエッジを残さなくてもよい。図示された実施形態では、本体断面で測定した時にランド逃げ面１２はランド縁部１０に対して間の接合部で約１１度だけ傾斜している。一般的な傾斜角は５度と２５度の間であろう。そのため、ドリルビットの全径より若干のみ短い直径を持つ略一部円筒形である一般的な先行技術設計よりも大きな、表面と円Ｂとの間のエリアがランド逃げ面１２に設けられる。
【００４５】
ランド逃げ面１２は、ランド９の大部分と穿孔される孔の壁との間に間隙を設けることで、ドリルビット抗力をさらに低下させる。上記のように、この間隙は概して、特にランド移行領域１３に向かっては、一般的な先行技術設計で設けられるものより大きい。この間隙の増大は、ランド移行領域１３により得られる付加的間隙とともに、縦溝５が一杯になって圧力を増加させる際にドリルビット１に沿って削り屑を通過させる付加的な二次流路を設ける。ランド移行領域１３はまた、縦溝５へ直接進まずにランド逃げ面１２へ移動した削り屑材料が縦溝５へ流入する機会を与える。ランド移行領域１３は、ランド逃げ面１２から隣接の縦溝５へ削り屑を積極的に引き込む低圧領域を形成すると考えられる。ゆえに、ランド逃げ面領域１２に捕捉される削り屑材料の蓄積により、ドリルビット１の効率が影響されることはない。
【００４６】
縦溝５と隣接のランド前方エッジ領域１１とランド移行領域１３とランド逃げ面１２の各々は、単一の成形研削ホイールによる一回の研削作業で、ドリルビット１が形成されるシャフトを研削することによって形成されるとよい。
【００４７】
テーパ状刃端部２は従来の構成のものである。代替的に、刃端部２が添付図面に図示されている特殊形状のいずれかを有していても好都合である。
【００４８】
特に図２を参照すると、ドリルビット１のテーパ状刃端部２は、ランド９の各々に一つずつが対応する三つのチップフェイス１４を含む。各チップフェイス１４は対応のランド９からドリルチップ３まで延在し、対応のランド９のテーパ状端部を実際に構成する。図示された実施形態においてチップフェイス１４は約６０°であるドリル先端挟角を画定するが、穿孔される材料に適するようにドリル先端角が必要に応じて変更されてもよい。４０°と８０°との間のドリル先端角が一般的であろう。縦溝底面８を分離する中央ウェブ１５の厚さまでテーパ状刃端部２が先細りとなったところで終了するまで、縦溝５はチップフェイス１４の間に延在する。
【００４９】
各チップフェイス１４は二つの領域に分離される。第１チップフェイス領域１６は、縦溝５の各々の隣接端部１７からドリルチップ先端３まで延在する。この第１チップフェイス領域１６は、チップフェイス１４の各々が間に縦溝５を挟まずに合体する刃端部２の硬い前端部を構成する。第２チップフェイス領域１８は、第１チップフェイス領域１６から隣接のランド９の前端部まで延在する領域を構成する。第２チップフェイス領域１８の各々は、縦溝５の一つによって分離されている。
【００５０】
第２チップフェイス領域１８の各々は、ランド９の各々のものと類似の構成を有する。この構成は、第２チップフェイス領域１８の連続的な断面を表す図３ｂから３ｄの断面図の各々から最も良く理解されるだろう。各第２チップフェイス領域１８は、第２チップフェイス領域１８のすぐ前方にある隣接の縦溝５の隣接縦溝後方側壁７とともに一次刃先２１を画定する前方フェイス縁部２０を有する。ドリルビット１の本体４ａに二次刃先が存在しないので、一次刃先２１が、（後述する三次刃先７５とともに）ドリルビット１の切削機能の実質上すべてを実施する。二次刃先の代わりに凸状カーブのランド前方エッジ領域１１を設けるので、半径の短い研削ホイールを使用してその長さに沿って縦溝５を形成し、縦溝後方側壁７とフェイス縁部２０との間に比較的小さい挟角を維持することにより、一次刃先２１を尖鋭なままにすることができる。一次刃先２１によってやはり積極的な切削が行われ、効率的でスムーズな切削プロセスを維持する。
【００５１】
フェイス逃げ面２２は、フェイス縁部２０から、第２チップフェイス領域１８のすぐ後方にある縦溝５の隣接縦溝前方側壁６に向かって延在している。図示された実施形態では、ランド縁部１０を備える事例のようにより広い縁部ではなく、一次刃先２１により画定される細い線によってフェイス縁部２０が実際には表され、フェイス逃げ面２２はフェイス縁部２０にスムーズに連接している。フェイス移行領域２３は、フェイス逃げ面２２を縦溝前方側壁６に連接する。これはやはり、一般的にチップフェイスが尖鋭エッジで縦溝前方側壁と合体する一般的な先行技術のドリルビットと対照的である。
【００５２】
図３ｃを参照すると、中心軸Ａを中心に延在して、ドリルビットの全径と比較すると短い直径を有する円Ｃにフェイス縁部２０の各々が位置しており、テーパ状刃端部２がテーパ状となっている。フェイス逃げ面２２とフェイス移行領域２３とは、刃端部２の基本的テーパ形状から研削形成される。したがって、中心軸Ａに対して垂直に第２チップフェイス領域１８に延在するいかなる断面においても、図３ｃに図示されているように、各フェイス逃げ面２２およびフェイス移行領域２３は円Ｃの完全に内側に位置している。
【００５３】
ランド逃げ面１２と同じように、フェイス逃げ面２２はドリルビット１への抗力を低下させる。フェイス逃げ面２２を隣接の縦溝前方側壁６へ連接するフェイス移行領域２３の構成も、ランド移行領域１３に関連して上述したのと類似の方法で、縦溝５へ直接にではなくフェイス逃げ面２２に隣接するエリアへ最初に送られる余分な削り屑の流れを向上させる。
【００５４】
図２および３ｅを参照すると、第１ドリルフェイス領域１６も、ランド９と第２チップフェイス領域１８の両方の構成のいくつかの面を共有している。各第１チップフェイス領域１６は、隣接の第１チップフェイス領域１６の後方エッジとともに三次刃先２５を画定する前方チップ縁部２４を有する。フェイス縁部２０のように、チップ縁部２４は一般的に、三次刃先２５を構成する線により画定されるだろう。しかし、チップ縁部２４は幅がさらに広い。チップ逃げ面２６は、チップ縁部２４から、隣接する後方の第１チップフェイス領域に向かって延在している。チップ逃げ面２６と、すぐ後方の第１チップフェイス領域の前方エッジとの間の各第１チップフェイス領域１６には、溝２７が形成されている。カーブしたチップ移行領域２８が、各チップ逃げ面２６を隣接の溝２７に連接する。チップ移行領域２８の各々は、フェイス移行領域２３の連続部を表す。溝２７の各々は隣接の縦溝５の端部と連通してドリルチップ３に向かって延在しているが、大部分の用途では、図２および４に見られるように溝がドリルチップ３までずっと延在していないことも考えられる。これはほとんどが、ドリルチップ３のこのような微小領域に溝２７を形成する際の制限によるものである。
【００５５】
図３ｅに図示されているように、チップ縁部２４の各々は中心軸Ａを中心に延在する円Ｄに位置している。各チップ逃げ面２６とチップ移行領域２８と溝２７とは、円Ｄの完全に内側に位置している。
【００５６】
チップ逃げ面２６もやはり、ともに抗力を低下させて削り屑の通過のためのスペースを設けるランド逃げ面１２とフェイス逃げ面２２の両方と同じように機能する。溝２７の各々は、縦溝５へ削り屑を送るためドリルチップ３の付近からの削り屑のための流路となる。これは、刃端部の硬い端部分が実質上はピラミッド形状で削り屑の流路が設けられていない一般的な先行技術のドリルビットと対照的であろう。三次刃先２５に隣接した溝２７の構成も、ピラミッド形状の端部設計の場合よりもはるかに高い強度の三次刃先２５を提供する。
【００５７】
添付図面の図４から１０は、第二実施形態によるドリルビット１０１を図示している。上述した第一実施形態のドリルビット１の特徴と同一または同等である第二実施形態のドリルビット１０１の特徴は、概して、第一実施形態の対応物の参照番号に１００を加えて特定される。
【００５８】
ドリルビット１０１は、ドリルビット１０１の前側作用端部のドリルチップ１０３を終端とするテーパ状刃端部１０２を有し、ドリルビット１０１の反対の後端部から柄部１０４が延在している。柄部１０４は、ドリルのチャックに収容されるように構成されている。ドリルビット１０１の本体１０４ａは、刃端部１０２と柄部１０４との間に延在する。ドリルビット１０１には複数の縦溝１０５が形成されている。図示された第二実施形態では、柄部１０４の近くから刃端部１０２まで本体１０４ａに沿って略螺旋状に各々が延在する３本の縦溝１０５が設けられている。この実施形態では、縦溝１０５の各々はドリルチップ１０３の近くまで刃端部１０２に延在している。縦溝１０５の各々は、本体１０４ａに沿って延在する縦溝本体領域１０５ｂと、刃端部１０２と本体１０４ａとの間の連結部からドリルチップ１０３の近くまで刃端部１０２に沿って延在する縦溝端部領域１０５ａとを含む。
【００５９】
縦溝１０５の各々の間で、本体１０４ａにはランド１０９が画定されている。図６ａの断面図に最も分かりやすく図示されているように、各ランド１０９は、ランド１０９のすぐ前方にある隣接の縦溝１０５の隣接縦溝後方側壁１０７に近接するランド前方エッジ領域１１１を有する。前方エッジ領域１１１に後方で近接して、ランド縁部１１０が画定されている。各ランド１０９は、ランド縁部１１０から、ランド１０９のすぐ後方にある縦溝１０５の隣接縦溝前方側壁１０６に向かって延在するランド逃げ面１１２も有する。
【００６０】
特に図５を参照すると、ドリルビット１０１のテーパ状刃端部１０２は、ランド１０９の各々に一つずつが対応する三つのチップフェイス１１４を含む。各チップフェイス１１４は対応のランド１０９からドリルチップ１０３まで延在し、対応のランド１０９のテーパ状端部を実際には構成する。チップフェイス１１４は、図示された実施形態では約６０度であるドリル先端挟角を画定するが、穿孔される材料に適するように、ドリル先端角がやはり適宜変更されてもよい。チップフェイス１１４は、縦溝１０５の端部でドリルチップ１０３の近くまで縦溝１０５（特に縦溝前方領域１０５ａ）により分離されている。
【００６１】
図示された第二実施形態では、ドリルビット１０１の後部から見た時に時計方向に回転するようにドリルビット１０１がやはり構成されている。上述したように、縦溝１０５の各々は縦溝前方側壁１０６と縦溝後方側壁１０７とを有する。縦溝前方側壁１０６は、間に位置する縦溝底面１０８を介して縦溝後方側壁１０７に結合されている。図６ａから６ｅの断面図に最も分かりやすく図示されているように、縦溝前方側壁１０６と縦溝底面１０８と縦溝後方側壁１０７とは、スムーズな連続表面を実際には形成する。各縦溝１０５が縦溝端部領域１０５ａと縦溝本体領域１０５ｂとに分割されるのと同じように、縦溝前方側壁１０６と縦溝後方側壁１０７と縦溝底面１０８とは端部および本体の領域に分割され、そのように番号が付けられている。つまり、縦溝前方側壁１０６は縦溝前方側壁端部領域１０６ａと縦溝前方側壁本体領域１０６ｂとに分割され、縦溝後方側壁１０７は縦溝後方側壁端部領域１０７ａと縦溝後方側壁本体領域１０７ｂとに分割され、縦溝底面は縦溝底面端部領域１０８ａと縦溝底面本体領域１０８ｂとに分割されるとよい。
【００６２】
縦溝本体領域１０５ｂの各々は、図示された実施形態では約１３度という一定の螺旋角で形成されているが、異なる用途については螺旋角がやはり適宜調節されるとよい。ランド前方エッジ領域１１１は、同じ一定の螺旋角で形成されている。縦溝１０５の各々の螺旋は、ドリルビット１０１が予定方向に回転する際に各縦溝１０５の後端部が前端部の後方となるように構成されている。縦溝底面本体領域１０８ｂは、ドリルビットの中心軸Ａに対して約１度という若干のテーパを有して、縦溝本体領域１０５ｂの奥行を柄部１０４に向かって浅くしている。縦溝底面端領域１０８ａの間に画定されるウェブの横断面のエリアがドリルチップ１０３に向かって縮小することで、縦溝端部領域１０５ａがドリルチップ１０３の近くまで延在するように、縦溝底面端部領域１０８ａはドリルビットの中心軸Ａに対してより大きなテーパを有する。さもなければ刃端部１０２のテーパの結果として、縦溝１０５はドリルチップ１０３からより長い距離のところを終端とすることになるだろう。一般的に、縦溝端部領域１０５ａはドリルチップ１０３の０．１ｍｍ以内（直径４．５ｍｍのドリルビットの直径の約０．０２倍以内に等しい））、またはより一般的には約０．０５ｍｍ（ドリルビット直径の０．０１倍）以内に延在する。図示された特定の実施形態では、縦溝端部領域１０５ａはドリルチップ１０３の約０．０４ｍｍ以内まで延在する。
【００６３】
図６ｂから６ｅの様々な断面図に最も分かりやすく図示されているように、各チップフェイス１１４は、チップフェイス１１４のすぐ前方にある隣接縦溝１０５の縦溝後方側壁端部領域１０７ａとともに一次刃先１２１を画定する。
【００６４】
図示された第二実施形態では、ドリルチップ１０３に近づくにつれてランド前方エッジ領域１１１でのランド前方エッジ領域螺旋角と実質上等しい角度からゼロ度まで減少する一次刃先螺旋角を持つ可変円錐螺旋状に、本体１０４ａと刃端部１０２との間の交線で対応のランド前方エッジ領域１１１から延在する一次刃先１２１を設けるように、各縦溝端部領域１０５ａが形成されている。上記のように、本明細書の文脈においては、曲線（ここでは一次刃先１２１）に対する接線と曲線の中心軸（ここでは中心軸Ａ）との間に画定される螺旋角が標準的な螺旋のように一定ではなく変化することを除いて円錐状螺旋の全体形状を有する三次元曲線として、可変円錐螺旋が定義される。したがって、ドリルビット１０１のドリルチップ端部から見た時に一次刃先１２１が最初にドリルチップ１０３の付近から径方向に延在するように、ドリルチップ１０３の付近でゼロ度まで減少する各一次刃先１２１の一次刃先螺旋角を示す図４においておそらくは最も明らかになるように、一次刃先１２１は中心軸Ａと整合するまで徐々に「直線化して」いる。おそらく図８に最も分かりやすく図示されているように、図示された特定の実施形態では、一次刃先１２１とランド前方領域１１１との間の接合部でランド前方エッジ領域１１１に接して延在して中心軸Ａに対して垂直に延在する面で見た時に、各一次刃先１２１は、対応のランド前方エッジ領域１１１から少なくとも実質上は接線方向に延在する。その結果、縦溝端部領域１０５ａと縦溝本体領域１０５ｂとが、特に縦溝後方側壁１０７に沿って一次刃先１２１からランド前方エッジ領域１１１まで、スムーズに合体する。
【００６５】
図６ｂおよび１０に最も分かりやすく図示されているように、各一次刃先１２１は、ランド前方エッジ領域１１１との交線から一次刃先１２１の一部に沿って前側に延在する一次刃先移行領域１２１ａを有する。一次刃先移行領域１２１ａでは、後述するように凸状にカーブしたランド前方エッジ領域１１１に一次刃先の前側尖鋭領域を連接するように増加する、中心軸Ａに対して垂直に延在する断面での一次刃先１２１の半径を持つことにより、一次刃先１２１が凸状にカーブしている。一次刃先移行領域１２１ａでは、一次刃先移行領域１２１ａの前端部のゼロから、一般的には少なくとも０．２ｍｍ、一般的には０．２ｍｍと０．５ｍｍの間、ここでは約０．３ｍｍであるランド前方エッジ領域１１１（さらに後述）のものと等しい半径まで増加する、断面で測定された半径を、一次刃先１２１が一般的に有するだろう。
【００６６】
図６ｂから明らかであるように、一次刃先移行領域１２１ａの一次刃先１２１に適用される凸状カーブは、一次刃先１２１自体に適用されるというよりは、前方隣接縦溝１０５の縦溝後方側壁１０７ａの隣接の径方向外側領域に適用されるものと解釈されるとよい。このように適用または解釈される構成により、縦溝後方側壁１０７ａの近接の径方向外側領域の凸状カーブの結果、縦溝後方側壁１２１と近接のチップフェイス１１４との間に広い挟角を画定する一次刃先１２１となり、同じく、一次刃先移行領域１２１ａには、あまり積極的でない一次刃先１２１が結果的に得られる。凸状カーブの構成を設けるのではなく、例えば、一次刃先移行領域１２１ａの一次刃先１２１に縦溝後方側壁１０７ａの径方向外側領域の面取りを設けることにより、等しい効果が達成される。このような構成では、縦溝後方側壁１０７ａと近接のチップフェイス１１４との間に画定される挟角が一般的に、隣接のランド前方エッジ領域１１１に向かって増大することで、ランド前方エッジ領域１１１に近接するところで全径に近づく際に一次刃先１２１の破壊性を低下させる。
【００６７】
一般的な先行技術のドリルは、直線状の一次刃先、および／またはドリルチップのかなり手前で終了する一次刃先を有する。このような構成では、穿孔される材料との最初の接触点であるドリルチップで行われる切削動作は比較的非積極的であり、本体に向かって一次刃先の後端部の方に切削力および破壊性の上昇が見られる。ドリルチップに向かって、縦溝の奥行が徐々に減少する結果、縦溝の後方側壁とチップフェイスとの間の挟角が小さくなり、チップに向かって尖鋭ではない刃先を画定して、前方隣接縦溝の急な後方側壁と（回転中心から長い距離に位置することによる）高い移動速度とにより概して尖鋭な一次刃先となる一次刃先の後端部と比較して低い切削破壊性および効率に寄与する。上述した第二実施形態によれば、可変円錐螺旋に一般的な形で延在する一次刃先に、小さな螺旋角でのより積極的かつ強力な切削動作を行わせるのは、ドリルチップ１０３の直前であるとよい。図７を参照すると、これは、作業時にドリルビット１２１が回転する時に、各一次刃先１２１の後部分が一次刃先１２１の前側部分よりも回転方向に遅れるという事実に一部よるものであると理解される。別の言い方とすると、図７のようにドリルチップ１０１のドリルチップ端部から見ると、一次刃先１２１の後方部分は、一次刃先１２１の前部分に沿って中心軸Ａから延在する径方向の線の「後方に位置する」ことが分かる。この特定の構成は、図７では船舶のプロペラに類似したものにも見える。少なくとも第二実施形態のこの構成の結果、整形外科の用途において骨物質のより精密な穿孔がより効率的に、よりスムーズに達成されて、一次刃先の径方向外側部分が軟部組織に積極的に食い込む可能性を低下させることにより軟部組織への損傷の可能性を低下させる。
【００６８】
これは、一次刃先移行領域１２１ａにおける一次刃先１２１の構成によっても向上し、ドリルビット１０１の全径に近い一次刃先の後方および径方向外側部分１１１における一次刃先の破壊性を大きく低下させる。
【００６９】
皮質骨物質において５ｍｍ／秒の一定した軸方向送り速度を達成するため４．５ｍｍのプロトタイプのドリルビット１０１の例へ印加されるのに必要な軸方向負荷と時間とを示す図１１を参照して、第二実施形態のドリルビット１０１の一次刃先１２１の構成が有する特定の作用についてさらに説明する。このグラフは、ほぼ直線状に印加される軸方向負荷が、ドリルチップ１０３が最初に骨物質と嵌合する際に増大して、「ａ」点で急激にピーク負荷に達し（図１１では印加される付加は負のスケールで示されていることに注意）、続いて負荷が徐々に低下することを示すが、これは一部には一次刃先１２１のカーブ状構成の結果によるものであると考えられる。ドリルビット１０１は低い負荷を受けてさらに前進し、ドリルビットの外径全体に当たるランド前方エッジ領域１１１をドリルビットが進む直前に、一次刃先１２１の一次刃先移行領域１２１ａが「ｂ」点で物質の表面と嵌合する。この点で、一次刃先１２１の一次刃先領域１２１ａにおける切削効率の著しい低下により、徐々に見られた負荷の低下が阻止または「制動」を受ける。次に負荷は、ドリルビットが皮質骨を破砕する「ｃ」点からゼロ近くまで低下する。これは、ドリルビットが骨の中を進む際にドリルビットに印加される必要のある圧力が徐々に低下しているものとして施術者に感知され、この負荷低下の短時間の阻止は、ドリルが皮質骨を破砕しようとしていることを示す触覚フィードバックを施術者に与える。施術者はこのフィードバックを使用して、ドリルビットに印加される軸方向負荷を低下させ、破砕が進む際にドリルビットの前進速度を抑制する。こうして、皮質骨を超えて軟部組織までドリルビットが行き過ぎてしまうことが大いに軽減される。
【００７０】
刃端部１０２では、各チップフェイス１１４が、チップフェイス１１４のすぐ後方にある縦溝１０５の縦溝前方側壁１０６に連接している。すなわち、図示された第二実施形態の構成では、隣接する縦溝後方側壁１０７とともに一次刃先１２１を画定する前方フェイス縁部１２０を、各チップフェイス１１４が有するのである。図示された第二実施形態では、フェイス縁部１２０は特に狭く、断面１０３ｂから１０３ｅでは点として表されている。フェイス逃げ面１２２は、チップフェイス１１４のすぐ後方にある隣接の縦溝１０５に向かってフェイス縁部１２０から延在し、後方隣接の縦溝１０５の縦溝前方側壁１０６にスムーズに連接している。縦溝前方側壁１０７にスムーズに連接するのではなく、連続するスムーズな輪郭を研削できるかどうかについて製造能力が限定されている時には、一連の面取りを介してフェイス逃げ面１２２が縦溝前方側壁１０６に連接していてもよいと考えられる。図６ｃに最も分かりやすく図示されているように、刃端部１０２で中心軸Ａに対して垂直に延在するいかなる断面においても、各チップフェイス１１４のフェイス縁部１２２（ここでは一次刃先１２１により実際に画定される）は中心軸Ａを中心に延在する円Ｃに位置し、各フェイス逃げ面１２３は円Ｃの完全に内側に位置する。
【００７１】
図６ｂから６ｅに見られるように、各縦溝端部領域１０５ａの奥行はドリルチップ１０３に向かって減少し、縦溝底面前方領域１０８ａは縦溝輪郭の一次刃先１２１の側へ徐々に近づいて、ドリルチップ１０３に向かって比較的尖鋭な一次刃先１２１を維持するように縦溝後方側壁端部領域１０６ａは比較的直線状のままである。
【００７２】
第一実施形態のように、ドリルビットの中心軸Ａに対して垂直に延在するいかなる横断面（図６ａに図示された断面など）で見た時にも、各ランド１０９のランド前方エッジ領域１１１は凸状にカーブしている。ランド前方エッジ領域１１１の一連の個別面取りによって、凸状カーブが実際には達成される。
【００７３】
第一実施形態のように、各ランドについて、ランド前方エッジ領域１１１は一般的に少なくとも０．２ｍｍの平均半径を有する。図示された特定の実施形態では、ランド前方エッジ領域１１１の半径はおよそ０．３ｍｍである。ランド前方エッジ領域１１１の半径は異なる断面では変化していてもよい（つまり、ランド前方エッジ領域１１１はやはり、一定半径の円弧として形成される必要がない）。本体１０４ａに延在する中心軸Ａに対して垂直ないかなる断面においても、各ランド前方エッジ領域１１１の平均半径は一般的に、ドリルビットの全径の少なくとも０．０４倍であろう。
【００７４】
図示された特定の構成では、図６ａに最も分かりやすく図示されているようにランド移行領域１１３はランド逃げ面１１２を縦溝前方側壁１０６に連接するが、上述したカーブ状ランド前方エッジ領域１１１が従来のランド逃げ面／縦溝前方側壁とともに使用されてもよいともやはり考えられる。ランド逃げ面１１２を縦溝前方側壁１０６へスムーズに連接するように、移行領域１１３は一般的にカーブしている。ドリルビットの中心軸Ａに対して垂直な断面（図６ａから６ｅに図示された断面など）で測定された時に、ランド移行領域１１３は、ドリルビット１０１の全径の０．２倍と０．３倍の間の半径を有することが好ましいだろう。図示された特定の実施形態では、ドリルビット１０１は４．５ｍｍの全径を有し、ランド移行領域１１３は１．１５ｍｍの半径を有する。スムーズにカーブするのではなく、一つ、好ましくは二つ以上の面取り面によりランド移行領域１１３の各々が画定されてもよい。
【００７５】
ランド縁部１１０は、ドリルビット１０１が形成される前の円筒形シャフトから研削除去されていないランド１０９の一部円筒形部分を構成する。図示された第二実施形態では、約０．２ｍｍの幅（断面で測定）をランド縁部１１０が有するが、ランド前方エッジ領域１１１とランド逃げ面１１２との交線により実際に画定される最小幅をランド縁部１１０が有してもよいと考えられる。ランド縁部１１０の各々は、中心軸Ａを中心に延在してドリルビットの全径と等しい直径（図示された実施形態では柄部１０４の直径に等しい）を有する円Ｂに位置している。各ランドのランド前方エッジ領域１１１とランド逃げ面１１２とランド移行領域１１３とは、ドリルビット１０１が形成される前の円筒形シャフトから研削形成される。したがって、中心軸Ａに対して垂直に延在するランド１０９のいかなる断面においても、各ランド前方エッジ領域１１１とランド逃げ面１１２とランド移行領域１１３とは、図６ａに図示されているように円Ｂの完全に内側に位置している。ランド逃げ面１１２は凸状にカーブしており、一般的にランド縁部１１０に対して中心軸Ａの方へ傾斜して、ランド縁部１１０とランド逃げ面１１２との間にエッジを画定する。代替的に、ランド逃げ面１１２がランド縁部１１０から中心軸Ａの方へ徐々に内向きにカーブし、間に明確なエッジを残さなくてもよい。図示された実施形態では、断面で測定された時にランド逃げ面１１２はランド縁部１１０に対して、間の連結部で約１１度傾斜している。そのため、概してドリルビットの全径よりも若干のみ短い直径を持つ一部円筒形である一般的な先行技術の設計よりも広い、ランド逃げ面１１２の表面と円Ｂとの間のエリアがランド逃げ面１１２によって設けられる。
【００７６】
縦溝本体領域１０５ｂと隣接のランド前方エッジ領域１１１とランド移行領域１１３とランド逃げ面１１２の各々は、単一の成形研削ホイールによる一回の研削作業でドリルビット１０１が形成されるシャフトの研削によって、一般的に形成される。中心軸Ａと整列されて中心軸Ａに非常に近い位置から刃端部１０２に沿って延在して、刃端部１０２を前進し、中心軸Ａから離れて、二次エッジ１１１から螺旋角で接線方向に延びる一次刃先１２１を縦溝本体領域１０５ｂに連接するように旋回する単一の成形研削ホイールによる次の研削作業において、縦溝端部領域１０５ａと隣接のフェイス逃げ面１２２とが一般的に形成されるだろう。
【００７７】
第三実施形態によるドリルビット１０１′が、添付図面の図１２から１５に図示されている。第三実施形態のドリルビット１０１′は、ランド１０９，１０９′の構成と本体１０４ａ′に含まれるねじ山１５０とを別にして、上述した第二実施形態のドリルビット１０１と実際には同一である。したがって、上述した第二実施形態のドリルビット１０１のものと同一であるドリルビット１０１′の特徴には同一の参照番号が付けられるが、第二実施形態のドリルビット１０１′で変形されている特徴は、第一実施形態と同等の参照符号にアポストロフィ（′）が加えられている。
【００７８】
上記のように、第三実施形態のドリルビット１０１′のランド１０９′は、第二実施形態のドリルビット１０１のランド１０９と異なっている。すなわち、ランド１０９′はランド逃げ面１１２を備えていないのである。各ランド１０９′は、中心軸Ａを中心に延在する円に位置してドリルビットの全径と等しい直径を有するように、凸状カーブのランド前方エッジ領域１１１と、全径のままに維持された広いランド縁部１１０′とを有する。図１３ａおよび１３ｂの断面図は、一見するとランド縁部１１０′が狭くランド逃げ面が設けられていることを意味するようだが、ランド逃げ面を示しているように見える傾斜曲線は、実際にはランド１０９′に切り込まれたねじ山１５０の凹部を表している。特に図１３ａから、ランド縁部１１０′が各ランド１０９′の幅の少なくとも大部分にわたって延在していることが分かる。各ランド１０９′において、ランド移行領域１１３′は、（第二実施形態のようにランド逃げ面１１２ではなく）ランド縁部１１０′を（図１３ａに最も分かりやすく図示されているように）縦溝前方側壁１０６に連接する。ランド１０９′の大部分を全径のままにしてランド逃げ面を省略することは、ドリルビットを案内するのにドリルガイドが利用されて比較的短いドリル奥行のみが必要とされる用途に、特に適している。広いランド縁部１１０′を維持すると、ドリルビット１０１′とドリルガイドとの間の接触エリアを増大することで、軸方向以外の負荷がドリルビット１０１′に印加される場合のドリルビット１０１′とガイドとの間の局所的圧力を低下させる。これはさらに、ドリルガイドのバリまたはキズの形成の可能性を低下させる。広いランド縁部１１０′の採用は、ドリルビット１０１′が穿孔対象の骨に埋め込まれたままで、治癒の過程で骨折部を外側から支持するためのケージとして外部固定器を固定するピンとして作用する用途にも、特に適している。このような用途において、広いランド縁部１１０′はまた、骨内でのドリルビット１０１′の安定性を高めるとともに、ねじ山１５０の形成のための適度に広い表面を設ける。ピンの用途では、一般的に、隣接の刃端部１０２から柄部１０４に向かって（またこれへ）、ドリルビット１０１′の本体１０４ａ′にねじ山１５０が形成される。図面から分かるように、ねじ山１５０は、外部固定器とのねじ嵌合のため、広いランド縁部１１０′の全幅にわたって延在している。またねじ山は、骨内での係止状態および安定性の向上も行う。広いランド縁部１１０′を使用すると、より高い第二の慣性モーメントをドリルビット１０１′に付与する。外部固定器を固定するのではなく孔を穿孔するためだけにドリルビットが使用される標準的なドリルビットの用途については、ねじ山１５０は一般的に省略されるとよい。同様に、切削ブロックを骨に配置するためのピンとしてドリルビット１０１′が作用する用途では、（尖鋭な）ねじ山が切削ブロックを損傷しないように、ねじ山１５０が省略されるのが一般的だろう。
【００７９】
上述したドリルビットは、整形外科用ドリルビットとしての使用のために構成される時にはステンレス鋼で一般的に形成されるが、様々な用途に適するように他の適当な高強度金属材料が適宜利用されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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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１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月27日(2012.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を有するドリルビットであって、
ドリルビットの一端部のドリルチップを終端とするテーパ状刃端部と、
ドリルビットの反対端部から延在するシャンクと、
前記刃端部と前記シャンクとの間に延在する本体と、
ドリルビットに形成されて前記本体に沿って前記刃端部まで螺旋状に延在する複数の縦溝であって、縦溝前方側壁と縦溝後方側壁とを各々が有する縦溝と、
前記縦溝の各々の間で前記本体に画定されて前記刃端部まで延在するランドと、を含み、
前記ランドの各々が、
前記ランドの前記ランド前方エッジ領域に近接するランド縁部と、
前記ランド縁部と、前方隣接する前記縦溝の前記縦溝後方側壁と、の間でこれらに近接するランド前方エッジ領域と、を備え、
前記中心軸に対して垂直に延在する前記本体の略いかなる本体断面においても、前記ランドの各々の前記ランド前方エッジ領域が凸状に湾曲している、ドリルビット。
【請求項２】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド前方エッジ領域の各々が、少なくとも０．２０ｍｍの半径を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項３】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド前方エッジ領域の各々が、前記ドリルビットの全径の少なくとも０．０２倍である半径を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項４】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド前方エッジ領域の各々が、前記ドリルビットの全径の少なくとも０．０４倍である半径を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項５】
前記ランドの各々が、
前記縁部から後方隣接する前記縦溝に向かって延在するランド逃げ面と、
前記ランド逃げ面を後方隣接する前記縦溝の前記縦溝前方側壁に連接するランド移行領域と、をさらに含み、
いかなる前記本体断面においても、前記ランドの各々の前記ランド縁部が前記中心軸を中心に延在する円に位置し、前記ランド前方エッジ領域の各々と前記ランド逃げ面の各々と前記移行領域の各々とが前記円の中に完全に位置する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項６】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が凸状に湾曲している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項７】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が前記ランド縁部に対して前記中心軸の方へ傾斜している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項８】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が前記ランド縁部に対して、間の接合部において、前記中心軸の方へ５から１５度の角度で傾斜している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項９】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド逃げ面が前記ランド縁部から前記中心軸の方へ内向きに湾曲している、請求項５記載のドリルビット。
【請求項１０】
略いかなる前記断面においても、前記ランド移行領域が湾曲していて前記ランド逃げ面を後方隣接する前記縦溝の前記縦溝前方側壁に連接する、請求項５記載のドリルビット。
【請求項１１】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド移行領域が前記ドリルビットの全径の少なくとも０．０８倍である半径を有する、請求項１０記載のドリルビット。
【請求項１２】
略いかなる前記本体断面においても、前記ランド移行領域が前記ドリルビットの全径の少なくとも０．２倍である半径を有する、請求項１０記載のドリルビット。
【請求項１３】
前記ドリルビットが３本の前記縦溝を有する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項１４】
前記ドリルビットが整形外科用ドリルビットである、請求項１記載のドリルビット。
【請求項１５】
前記ドリルビットが、前記刃端部に画定されて前記ランドの一つから前記ドリルチップまで延在する複数のチップフェイスをさらに含み、
前記チップフェイスが前記縦溝の各々の前端部まで前記縦溝により分離され、
前記チップフェイスの各々が前方隣接する前記縦溝の前記縦溝後方側壁とともに一次刃先を画定し、
前記一次刃先の各々が、前記ランド前方エッジ領域の一つから延在して、それぞれの前記ランド前方エッジ領域に近接する一次刃先移行領域を有し、
前記一次刃先移行領域で前記中心軸に対して垂直に延在する略いかなる移行領域断面においても、前記一次刃先が凸状に湾曲する、および／または、前記一次刃先が、前記縦溝後方側壁と近接する前記チップフェイスとの間の挟角を、前記一次刃先移行領域の前側にあるいかなる断面においても対応する挟角と比較して大きく画定するように、前方隣接する前記縦溝の前記縦溝後方側壁の近接径方向外側領域が構成される、請求項１記載のドリルビット。
【請求項１６】
前記一次刃先の各々が、前記一次刃先移行領域において有する半径は、前記移行領域の断面で測定されたときに、それぞれの前記ランド前方エッジ領域に向かって増加しており、前記一次刃先を、前記一次刃先の前側尖鋭領域から前記ランド前方エッジ領域へと連接する、請求項１５記載のドリルビット。
【請求項１７】
前記一次刃先の各々が、前記縦溝後方側壁と近接する前記チップフェイスとの間で画定する挟角は、前記移行領域の断面で測定されたときに、それぞれの前記ランド前方エッジ領域に向かって増加する、請求項１５記載のドリルビット。
【請求項１８】
前記一次刃先の各々について、前記一次刃先の各々と当該の前記ランド前方エッジ領域との間の交線を通る交線断面で、前記ランド前方エッジ領域の半径と略等しい半径を前記一次刃先が有する、請求項１５記載のドリルビット。
【請求項１９】
前記半径が少なくとも０．２０ｍｍである、請求項１８記載のドリルビット。
【請求項２０】
前記縦溝の各々が、隣接する前記ドリルチップまで延在し、
前記一次刃先の各々が、それぞれの前記ランド前方エッジ領域における前記ランド前方エッジ領域の螺旋角と略等しい角度からドリルチップに接近するにつれてゼロまで減少する一次刃先螺旋角を含む可変円錐螺旋式に、前記ランド前方エッジ領域の一つから延在する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項２１】
前記ランドの各々が、後方隣接する前記縦溝の前記縦溝前方側壁へ前記ランド縁部を連接するランド移行領域をさらに含み、
略いかなる前記本体断面においても、前記ランドの各々の前記ランド縁部が前記中心軸を中心に延在する円に位置し、前記ランド縁部が前記ランドの幅の少なくとも大部分に延在する、請求項１記載のドリルビット。
【請求項２２】
前記本体が、隣接する前記刃端部から前記シャンクまで延在するねじ山を備え、前記ねじ山が前記ランド縁部に画定される、請求項２１記載のドリルビット。
【請求項２３】
略いかなる前記本体断面においても、凸状に湾曲した前記ランド前方エッジ領域が複数の個別面取り面により画定される、請求項１記載のドリルビット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第一の態様において、本発明は、中心軸を有して、
ドリルビットの一端部のドリルチップを終端とするテーパ状刃端部と、
ドリルビットの反対端部から延在するシャンクと、
刃端部とシャンクとの間に延在する本体と、
ドリルビットに形成されて、本体に沿って刃端部まで略螺旋状に延在する複数の縦溝であって、各々が縦溝前方側壁と縦溝後方側壁とを有する縦溝と、
縦溝の各々の間で前記本体に画定されて前記刃端部まで延在するランドと、を含み、
ランドの各々が、
ランドの前記ランド前方エッジ領域に近接するランド縁部と、
ランド縁部と、前方隣接する縦溝の縦溝後方側壁と、の間でこれらに近接するランド前方エッジ領域と、を備え、
前記中心軸に対して垂直に延在する前記本体の略いかなる本体断面においても、ランドの各々のランド前方エッジ領域が凸状に湾曲している、ドリルビットを提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
少なくとも一つの実施形態において、各ランドは、
縁部から後方隣接の縦溝に向かって延在するランド逃げ面と、
ランド逃げ面を後方隣接の縦溝の縦溝前方側壁に連接する（blend）ランド移行領域と、をさらに含み、
いかなる本体断面においても、各ランドのランド縁部が中心軸を中心に延在する円に位置し、各ランド前方エッジ領域と各ランド逃げ面と各移行領域とが完全に円の中に位置する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
一つの形態において、各ランドは、ランド縁部を後方隣接の縦溝の縦溝前方側壁に連接するランド移行領域をさらに含み、
実質上いかなる本体断面においても、各ランドのランド縁部が中心軸を中心に延在する円に位置し、ランド縁部がランドの幅の少なくとも大部分に延在する。
【国際調査報告】
2013544594.tif 000031
2013544594.tif 000032