(57)【要約】  ねじ及びロッド組立体内の所定位置にロッドを固定する、ねじ山のない、自動調整の固定具を備える固定メカニズム。ねじ及びロッド組立体内の所定位置にロッドを固定する、ねじ山のない、自動調整の固定具。ねじ及びロッド取付け組立体内にロッドを固定するばね。ロッドを着座させるロッド台座を有する移植部材本体と、付勢具を着座させる付勢具台座と、ロッド台座に対してロッドを付勢するために付勢具台座に収納される付勢具とを備える組立体。ねじ及びロッド取付け組立体のロッド台座に対してロッドを付勢する方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ及びロッド組立体内でロッドを所定位置に固定するために、ねじ山のない、自動調整の固定手段を備える、固定メカニズム。
【請求項２】
前記固定手段が変形可能である、請求項１に記載の固定メカニズム。
【請求項３】
前記変形可能な固定手段がばねである、請求項２に記載の固定メカニズム。
【請求項４】
前記ばねが、ワッシャ、可撓性の円板、及び他の可撓性の器具とから成るグループから選択される、請求項３に記載の固定メカニズム。
【請求項５】
前記ばねの底部表面が凹面状である、請求項４に記載の固定メカニズム。
【請求項６】
前記ばねの底部表面が凸面状である、請求項４に記載の固定メカニズム。
【請求項７】
前記固定手段が、前記組立体内に前記固定手段を保持するばね保持手段を更に備える、請求項１に記載の固定メカニズム。
【請求項８】
前記ばね保持手段が前記組立体内の溝である、請求項７に記載の固定メカニズム。
【請求項９】
前記ばね保持手段が前記組立体内に挿入可能なキャップである、請求項７に記載の固定メカニズム。
【請求項１０】
前記キャップがねじ山付きの外側表面を備える、請求項８に記載の固定メカニズム。
【請求項１１】
前記固定手段を前記固定キャップの溝の中に取付けるために、前記固定手段の上部表面上に取付け手段を更に備える、請求項９に記載の固定メカニズム。
【請求項１２】
前記固定手段を前記固定キャップの溝の中に取付ける、前記固定キャップの底部表面上の取付け手段と、前記取付け手段に嵌合的に係合する凹部とを更に備える、請求項９に記載の固定メカニズム。
【請求項１３】
前記取付け手段がステムである、請求項１１に記載の固定メカニズム。
【請求項１４】
前記ステムが、前記固定手段の前記上部表面の中央に固定される剛体のロッドである、請求項１３に記載の固定メカニズム。
【請求項１５】
前記ステムが、前記固定手段に前記ステムを取付ける末端とは反対側の上部表面上に中央スロットを備える、請求項１４に記載の固定メカニズム。
【請求項１６】
ねじ及びロッド組立体内の所定位置にロッドを固定するための、ねじ山のない、自動調整の固定手段。
【請求項１７】
前記固定手段が変形可能である、請求項１６に記載の固定手段。
【請求項１８】
前記変形可能な固定手段がばねである、請求項１７に記載の固定手段。
【請求項１９】
前記ばねが、ワッシャ、可撓性の円板、及び他の可撓性の器具とから成るグループから選択される、請求項１８に記載の固定手段。
【請求項２０】
前記ばねの底部表面が凹面状である、請求項１９に記載の固定手段。
【請求項２１】
前記ばねの底部表面が凸面状である、請求項１９に記載の固定手段。
【請求項２２】
前記固定手段が固定キャップ内の溝の中に配置される、請求項１６に記載の固定手段。
【請求項２３】
前記固定手段を前記固定キャップの溝の中に取付けるために、前記固定手段の上部表面上に取付け手段を更に備える、請求項２２に記載の固定手段。
【請求項２４】
前記取付け手段がステムである、請求項２３に記載の固定手段。
【請求項２５】
前記ステムが、前記固定手段の前記上部表面の中央に取付けられる剛体のロッドである、請求項２４に記載の固定手段。
【請求項２６】
前記ロッドが、前記固定手段に前記ロッドを取付ける末端とは反対側の上部表面上に中央スロットを備える、請求項２５に記載の固定手段。
【請求項２７】
ねじ及びロッド取付け組立体内にロッドを固定する、ばね。
【請求項２８】
前記ばねが、ワッシャ、可撓性の円板、及び他の可撓性の器具とから成るグループから選択される、請求項２７に記載のばね。
【請求項２９】
前記ばねの底部表面が凹面状である、請求項２８に記載のばね。
【請求項３０】
前記ばねの底部表面が凸面状である、請求項２８に記載のばね。
【請求項３１】
前記固定手段を前記固定キャップの溝の中に取付けるために、前記ばねの上部表面上に取付け手段を更に備える、請求項３０に記載のばね。
【請求項３２】
前記取付け手段がステムである、請求項３１に記載のばね。
【請求項３３】
前記ステムが、前記ばねの前記上部表面の中央に取付けられる剛体のロッドである、請求項３２に記載のばね。
【請求項３４】
前記ステムが、前記ステムを前記ばねに取付ける末端とは反対側の上部表面上に中央スロットを備える、請求項２７に記載のばね。
【請求項３５】
前記ばねが、前記ねじ及びロッド取付け組立体の溝に係合するリップを備える、請求項２７に記載のばね。
【請求項３６】
前記リップに角度が付けられている、請求項２７に記載のばね。
【請求項３７】
組立体であって、
ロッドを着座させるロッド台座を有する移植部材本体と、
付勢手段を着座させる付勢手段台座と、
ロッドをロッド台座に対して付勢する、前記付勢手段台座に着座した付勢手段と、
を備える組立体。
【請求項３８】
前記付勢手段がばねである、請求項３７に記載の組立体。
【請求項３９】
前記ばねが、ワッシャ、可撓性の円板、及び他の可撓性の器具とから成るグループから選択される、請求項３８に記載の組立体。
【請求項４０】
前記ばねの底部表面が凹面状である、請求項３９に記載の組立体。
【請求項４１】
前記ばねの底部表面が凸面状である、請求項３９に記載の組立体。
【請求項４２】
ねじ及びロッド取付け組立体内のロッド台座に対してロッドを付勢する、方法。
【請求項４３】
前記付勢工程が、前記組立体の溝の中へのばねの挿入を含み、ばねが前記ロッドに接触するためにアーチ状に曲がり、前記ロッドに対して付勢力を加え、前記ロッドを前記ロッド台座の中に付勢する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記挿入工程が、前記ばねをキャップの中に挿入する工程と、前記キャップを前記組立体の中に挿入する工程とを含み、前記ばねが前記ロッドに接触するためにアーチ状に曲がり、前記ロッドに対して付勢力を加え、前記ロッドを前記ロッド台座の中に付勢する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記挿入工程が、前記キャップの溝の中に装入されたばねを含むキャップを挿入する工程を含み、前記ばねが前記ロッドに接触するためにアーチ状に曲がり、前記ロッドに対して付勢力を加え、前記ロッドを前記ロッド台座の中に付勢する、請求項４２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定メカニズムに関する。特に、本発明はねじ及びロッド取付け組立体で使用する固定メカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
椎間板変性疾患、脊柱側湾症、脊椎すべり症、及び脊椎狭窄症を含む様々な病状の脊柱を安定化するためには、移植部材を脊柱に取り付け、次に移植部材を脊柱ロッドに固定する必要がしばしばある。このような脊柱固定具は、脊椎骨を不動化することができ、また、選択した一連の脊椎骨に対して少なくとも１つの細長ロッドを接続することによって、多数の脊椎骨の配列を改善することができる。このようなロッドは、多数の脊椎骨、例えば３つ又は４つの脊椎骨にわたることが可能である。しかし、脊柱の解剖学的構造のために、３つ以上の移植部材が一直線状になることはできない。この不揃いに備えるために、ロッドは前頭面に対して輪郭をとらなければならない。矢状面における解剖学的な湾曲が腰椎にあるので、ロッドはこれらの両方の面で輪郭をとらなければならず、相当な労力と手術時間とを要する。
【０００３】
例えば、Ｅｒｒｉｃｏらの特許文献１と、特許文献２と、特許文献３は、ロッド取付け具と共に使用する多軸固定ねじ及び接続部材を開示する。特許文献１は、ねじの球形ヘッドを多軸的に保持するソケットを備えるように、下側部分で内向きに湾曲する内部表面を有する内部軸方向通路を備える接続部材を開示する。この接続部材は、接続部材の頂部から下方に延び、垂直方向に配置された互いに反対側に位置する一対の溝を更に備え、接続部材は、一対の溝の間に受け座を形成する。この溝は、更に、上方に延びる一対の部材に対して上側部分の壁を提供し、この一対の部材の各々は、固定ナットを受容するために、上側部分の大部分に外ねじ部を備える。組立体の移植中、固定ナットは、ロッドの最上部に当って固定され、ロッドは、ねじ頭部の最上部に固定される。ナットは、ロッドがナットとねじとの間に固定され、ねじがソケット内に固定されるようにする。
【０００４】
特許文献２は、固定リングが接続部材の下側部分の外側に対して配置され、下への移動時に、外向きにテーパが付いた部分に対して内向きの力を加え、内側チャンバーにねじ頭部を潰させて固定し、ねじ部材の接続の多軸性を排除する、変形例を開示する。
【０００５】
特許文献３は、多軸整形外科器具を開示し、多軸整形外科器具は、スロット付きの内部チャンバーを有するテーパ付きの下側部分を備えた接続部材を備え、スロット付きの内部チャンバーでは、ねじの湾曲した頭部が最初は多軸的に配置される。この接続部材は、移植器具のロッドを受容する凹部を備える。固定リングが、接続部材の下側部分周りに配置され、下方への移動時に、外向きにテーパが付いた部分に対して内向きの力を加える。垂直スロットが閉じられ、潰され、それによって内部チャンバー内のねじ頭部を固定する。
【０００６】
背側の脊柱固定システムに関しては、移植部材のサイズは重要な問題である。大きい構成部材は、軟組織の炎症を生じさせる可能性があり、また、脊椎固定の最後に、面関節を有する可能性がある。脊柱手術では、大きい構成部材の問題に関して、使用移植部材のサイズを最小にすることが重要である。移植部材の拡張を起因とする軟組織の炎症が、一般的に発生する。周囲に対して大きすぎる移植部材によって、このような炎症が何回も引き起こされる。例えば、移植部材は、大きすぎて、筋肉組織によって十分に覆われない可能性がある。従って、移植部材の全体高さの低減が患者にとって重要な利益となる。
【０００７】
多くの脊柱移植部材は、上述した従来技術の特許に示されるように、移植部材をロッドに固定するために、ナットやコネクタや他の構成部材を必要とするロッド接続メカニズムを使用する。この接続手段は、移植部材が接続されるロッドの上方に位置する少なくとも幾つかの部分を有する。このことが、体内における移植部材組立体の全体の高さを増大させる。
【０００８】
移植部材組立体の全体高さのこの問題点に対処するための幾つかの試みが、従来技術において行われてきた。Ｍｏｄｕｌｏｋ（登録商標）（Ｚｉｍｍｅｒ  ａｎｄ  Ｗｒｉｇｈｔ  Ｍｅｄｉｃａｌ，Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ，Ｔｅｎｎ．により製造）、及び、Ｖｅｒｓａｌｏｋ（登録商標）（Ｗｒｉｇｈｔ  Ｍｅｄｉｃａｌ，Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ，Ｔｅｎｎ．により製造）、Ｐａｒａｇｏｎ（登録商標）（ＤＡＮＥＫ，Ｍｅｍｐｈｉｓ，Ｔｅｎｎ．により製造）は全て市販製品で、脊柱組立体のロッドの上方に配置されたテーパ接続メカニズムを使用して材料の量を最小にする。しかし、これらのタイプの設計は様々な特有の難点を有する。Ｍｏｄｕｌｏｋ（登録商標）システムは、移植部材にロッドを固定する前に、ロッドの上方にテーパ付きのスリーブをスナップ留めすることが必要である。Ｐａｒａｇｏｎ（登録商標）システムは、２つのテーパ付きスリーブの使用を必要とする。特に下部後方固定のために設計されているＶｅｒｓａｌｏｋ（登録商標）のシステムは、ロッドが溝の中にスナップ留めされることと、外側スリーブをロッド境界面を圧迫するようにすることが必要である。
【０００９】
上述のシステムは全て欠点を有し、その欠点には、テーパに係合する必要がある大きい器具であるという欠点が含まれ、その欠点を手術環境内に持ち込まれなければならず、手術上の使用における様々な困難さの原因となる。例えば、外科医は、ロッドの輪郭をとり、移植部材のサドル又は台座の中にそのロッドを配置することによって、ロッドの輪郭を決定する。次に、外科医は、その輪郭を検査し、ロッドを取り外し、必要に応じてそのロッドの輪郭を再びとる。
【００１０】
他のシステムは、様々な多軸ねじの設計によってこの問題の解決を図る。例えば、Ｂｙｒｄらの特許文献４では、ねじ頂部の上に球形の突起を備える骨ねじが説明されている。外側にねじを切った受容部材が、球形突起の頂部の上で骨ねじと脊柱ロッドとを支持する。外側ナットが受容部材上に締め付けられ、ロッドに対する骨ねじの様々な角度方向に適応させるために、球形突起に対して脊柱ロッドを押し付ける。この特殊なやり方は、部材の使用を最小限とするが、ロッドに対する骨ねじの取付けの安全性が欠如している。言い換えると、骨ねじの上の小さな球形突起と脊柱ロッドとの間の係合すなわち取付けは、その器具が特に腰椎領域で脊柱の大きな荷重を受ける場合に外れやすい。
【００１１】
Ｈａｒｍｓらの特許文献５に開示されている別のアプローチでは、球形ヘッド付きの骨ねじは、受容部材の別々の半分部分内に支持される。これらの半分部分の底部は、保持リングによって一体状に保持されている。この受容器の半分部分の頂部は、ねじ山付き脊柱ロッド上にねじ込まれたナットによって骨ねじの周りに押付けられる。特許文献６においてＨａｒｍｓらによって行われた別のアプローチでは、受容部材は、骨ねじの部分的な球形ヘッドの周りに柔軟に接続される。受容部材の反対側の側部上の円錐ナットが、受容部材を貫通してねじ山付きロッドの上にねじ込まれる。この円錐ナットが互いの方向にねじ込まれるので、受容部材は、骨ねじの頭部の周りに柔軟に押付けられ、骨ねじを様々な角度位置で固定する。２つのＨａｒｍｓらの特許のシステムの一つの欠点は、圧縮ナットを受け入れるために脊柱ロッドにねじ山を付けなければならないということである。ロッドにねじ山を付けることは、大きな脊柱荷重に直面する時に脊柱ロッドを弱くする傾向があることが知られている。更に、特許文献５と特許文献６の骨ねじの設計は、多数の部品を必要とし、骨ねじの完全な取付けを行うために非常に複雑になっている。
【００１２】
Ｓｈｅｒｍａｎらの特許文献７に示される更に別のアプローチは、Ｕ字形のホルダを提供することであり、Ｕ字形のホルダの頂部を通って、冠部部材が先端に取り付けられたボーンファスナが取付けられる。このホルダは、冠部部材の上方の溝とロッドの上方の圧縮部材の中に、ロッドを収容する。圧縮部材は、ロッドと冠部部材とを押付け、ロッドに関して３次元の多数の角度を有するホルダに対してファスナを固定する。このやり方は、他の構造部材を収容するために幾分か大きくなる。
【００１３】
更に別のアプローチが、Ｅｒｒｉｃｏらの特許文献８に開示されており、この特許文献では、ホルダは、底部でボーンファスナのヘッドが挿入されるテーパ部分及びコレット部分を備える。スリーブが備えられ、スリーブは、コレット部分の周りで下方にスライドし、ボーンファスナのヘッド周りのコレット部分を圧潰して固定させる。この器具は、外側をスライドする固定メカニズムのために、比較的大きく操作が難しいと考えられる。この器具は、更に、外側スリーブの嵌合と、コレットの相対的な強度と、ボーンファスナのヘッドの固定を確実にする湾曲及び圧潰部分とに左右される。
【００１４】
多軸ねじを改良する別の重要な側面は、強固な固定を与え、サイズを最小化する、ねじ頭部固定手段を有することである。従来の多軸ねじはすべて、固定メカニズムのために大きなサイズを必要とする。
【００１５】
例えば、Ｂａｒｋｅｒらの特許文献９は、複雑なヘッド形状を有するねじ頭部と、冠部部材と、外側の剛体の本体とを有する、複雑な固定手段を開示する。固定は、この複雑なヘッドに対して冠部部材を押し付けることによって生じ、冠部部材は、ヘッドを剛体の台座に押し付ける。この構造は、ヘッド上の機械加工された剛体を圧潰し、ねじを固定する。
【００１６】
別の例、すなわち多くの多軸ねじ特許で共通する一例は、ねじの周りで撓むように設計された可撓性の部分を有する球形座を備えた、コレットの使用である。可撓性の部分を剛体の外壁に対して押し付けることによって、コレットはヘッドに対して押付けられ、固定を生じる。このような構成は、Ｓｈｅｒｍａｎらの特許文献１０と、Ｒｉｃｈｅｌｓｏｐｈの特許文献１１と、Ｒｉｃｈｅｌｓｏｐｈの特許文献１２とに開示されている。Ｔａｒｔａｒは、特許文献１３において、ねじ頭部とロッドとの間で圧縮される球形コレットを開示する。特許文献１４は、非常に複雑な二重くさび式の固定手段を開示する。固定手段が複雑になればなるほど、その構成部材はより大型にならなければならず、製造コストが増大する。
【００１７】
更に、固定メカニズムの大多数は、止めねじ、ナット、又は、他のねじ山付き固定手段を使用する。ねじ山付き器具はクロススレッディングを生じがちである。従って、クロススレッディングが生じることを防止するために、相当な労力が器具の設計と手術技術とに費やされなければならない。更に、トルクレンチ、又は、適正な荷重においてヘッド部分が壊れるように設計された止めねじのような、制御された固定力を加えることによってのみ、適正な固定を行うことが可能である。更に、止めねじにトルクを加えることは、移植部材と骨とに対して力を加える。脊柱に加わるこの有害な荷重は、逆トルク器具と呼ばれる別の器具によって打ち消されなければならない。このことは、逆トルク器具のための部屋を設けなければならないので、外科処置を更に難しくする。
【００１８】
他の解決手段も存在する。Ｒｉｃｈｅｌｓｏｐｈらの特許文献１５は、ねじとロッドを同時に固定させるために外側カラーが内側コレットの上を上方に引き上げられる、ねじ山なしの固定メカニズムを開示する。このメカニズムは、カラーを係合させるために大きな力を必要とし、圧縮強度を維持するためにカラーが必要とする壁厚のために大きくなる。Ｒｉｃｈｅｌｓｏｐｈの特許文献１１と特許文献１６は、移植部材の本体部分の中に挿入されるコレットを示し、コレットの壁は、撓み、曲がって、ロッドを係合させ、組立体を固定する。この構造は、輪郭を低くするが、複雑であり、システムを一体状に固定するために多大なエネルギーを必要とする。
【００１９】
システムを固定するために必要なエネルギーは、この器具を更に複雑にする。必要な固定力を増大させる場合には常に、器具はより大きく複雑になる。この問題は、部分的には移植部材の弾性的及び可塑的な変形による固定のエネルギー損失と、器具の撓みによる弾性エネルギーの損失とに起因する。
【００２０】
【特許文献１】米国特許第５，５５４，１５７号
【特許文献２】米国特許第５，５４９，６０８号
【特許文献３】米国特許第５，５８６，９８４号
【特許文献４】米国特許第５，４６６，２３７号
【特許文献５】米国特許第４，９４６，４５８号
【特許文献６】米国特許第５，２０７，６７８号
【特許文献７】米国特許第５，７９７，９１１号
【特許文献８】米国特許第５，７３３，２８５号
【特許文献９】米国特許第６，２８０，４４２号
【特許文献１０】米国特許第６，０５３，９１７号
【特許文献１１】米国特許第６，０１０，５０３号
【特許文献１２】米国特許第５，９６４，７６０号
【特許文献１３】米国特許第５，９１０，１４２号
【特許文献１４】米国特許第５，８９１，１４５号
【特許文献１５】米国特許第５，６８３，３９２号
【特許文献１６】米国特許第６，３５５，０４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従って、脊柱上に全く捻れ荷重を加えずに確実に固定し、トルクレンチ又は止めねじを壊すことを必要とせず、適正な固定力を加えるために自動調整し、生体内条件（例えば、ねじ山内の血液及び破片）による影響を受けず、ねじ山を無くし、クロススレッディングの危険性を排除し、エネルギーの効率的な利用として摩擦損失又は機械的損失のない固定エネルギーの最大限の利用を可能とし、固定された部材に対して公知の許容公差の範囲内に収めることができ、小型で、コンパクトで、簡単な固定手段を開発することが有用である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明により、ロッドをねじ及びロッド組立体内の所定の位置に固定する、ねじ山のない自動調整固定具を備える固定メカニズムが提供される。本発明により、ロッドをねじ及びロッド組立体内の所定の位置に固定するねじ山のない自動調整固定具と、ねじ及びロッド取付け組立体内にロッドを固定するばねとロッドを着座させるロッド台座と付勢具を取付ける付勢具用台座とロッド台座に対してロッドを付勢する付勢台座内に取付けられた付勢具と備える移植部材本体を含む組立体と、ねじ及びロッド取付け組立体内のロッド台座に対してロッドを付勢させる方法とが提供される。
【００２３】
本発明の他の有利な点は、添付図面に関連付けて考察した場合には、以下の詳細な説明を参照してより良く理解されるのと同様に、容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
一般的に、本発明は、図面において符号１０で示される固定メカニズムを提供する。本発明の固定メカニズム１０は、ねじ山なしの自動調整ばね式固定メカニズム１０である。
【００２５】
本明細書で使用される用語「自動調整」は、応力がその部品に加えられた場合に自動的に調整することができる部品を有する固定メカニズム１０を備えることが意図されている。このような応力が無い場合には、その部品及び固定メカニズム１０は、中立状態に戻る。
【００２６】
自動調整システムを使用することによって、固定システムのかなりの複雑性を移植部材と器具から取り除くことができる。普通は、固定器具は、固定手段を取付ける座と、固定手段取付け箇所の荷重の調整とを備えなければならない。移植部材のこの機能の制御により、この器具は単純化され、１つの機能だけを果たし、固定手段を正しい場所に位置決めする。この自動調整システムはまた、当業者に公知の交差を、維持することができる。
【００２７】
本明細書で使用される用語「移植部材」は、ねじ及びロッド取付け組立体を備えるあらゆる脊柱移植部材を含むことが意図されている。このような組立体は当業者に公知であり、当業者に公知の材料を使用して形成することができる。
【００２８】
本明細書で使用される用語「ばね」は、応力が加えられる時に湾曲又は順応する固定メカニズム１０の能力を定義することが意図されている。ばねシステムを使用することによって、固定される部材に対して固定手段によって加えられる力を、効率的に制御し、方向付けをするこができる。ばねの厚さは、ばね定数を変化させる。
【００２９】
ばね１２は、厚さを最小にし、ばね定数を最大にするために、高強度の硬質材料で形成することができる。更に、形状記憶ポリマーを使用することができる。このような材料の幾つかは、引張り強度と降伏強度とを増大させる熱処理をされたＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−Ｍｏ、Ｎｉｔｉｎｏｌとしてより良く知られているＮｉ−Ｔｉ、２２−１３−５のようなステンレス鋼、及び、他の類似の材料である。製造は、材料を適正な形状に機械加工、又は形成、又はプレスすることによって行うことができる。
【００３０】
本発明の固定メカニズム１０は、図１から図３に示される自動調整ばね１２を備える。ばね１２は、ばね１２の半径方向円周エッジ１６上のリップ１４と、中央部分１８とを含む。リップ１４は、図４に示されるように、移植部材本体２４の内側表面２２の中に機械加工された溝２０に係合する。リップ１４は、溝２０の上側端部３０と下側端部３２とにそれぞれ係合する頂部部分２６と底部部分２８とを含む。
【００３１】
一実施形態では、使用されるばね１２は皿ばね１２′の形態をしている。このタイプのばね１２′は、ばね定数に直接影響する壁厚さを有する、可撓性の円板である。
【００３２】
【数１】
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【００３３】
ここで、
Ｅ＝弾性係数［ＭＰａ、ｐｓｉ］
ｔ＝ばね材料厚さ［ｍｍ、ｉｎ］
ｓm＝ばね変形限界値［ｍｍ、ｉｎ］
μ＝ポアソン比
α＝計算係数
Ｄ＝ばね外径［ｍｍ、ｉｎ］
【００３４】
円板１２′が厚ければ厚いほど、円板を撓ませるのにより大きい力を必要とする。従って、加えられる力の大きさは、円板１２′の厚さを変化させることによって直接、制御及び調整することができる。
【００３５】
図１は、撓み範囲３４と共に曲率と壁厚さとを有するばね１２′を示す。この撓み範囲３４は、内部の半径即ち中央部分１８が平らになる前に可能な動きの量である。力がばね１２′に対して加えられる時に、このばねは、ワッシャが適切に可撓性である限り撓む。上述したように、壁厚さが厚ければ厚いほど、ばねは、曲がりにくくなる。従って、ばね１２′は、予め決められた要求に従って、ロッド、ねじ、又は他の物体に対して特定の荷重を加えることができる。また、曲率半径を変化させることによって撓み範囲を調整することもできる。
【００３６】
図２では、ばね１２は、キャップ部材３６内に収容されている。キャップ３６は、凹部３８を備え、凹部３８は、キャップの中に機械加工されることが好ましい。ばね１２は、圧縮されずかつ荷重のかからない状態で、凹部３８内に入っている。凹部３８は、リップ１４の頂部２６と底部２８とにそれぞれに係合する上側端部４０と下側端部４２とを備える。
【００３７】
凹部３８は、側壁３７（好ましくは環状）と底部壁又は剛体の平面４４とを含む。ばね１２は、剛体の平面４４と位置を合わせて、リップ１４とともに凹部３８内に着座している。剛体の平面４４は、要するに、ばね１２用に機械加工された凹部３８の背面である。ばね１２が圧縮されると、そのばね１２は剛体の平面４４の一部に対して力を加える。剛体の平面４４は、リップ１４に関して位置合わせされ、リップ１４は次に、移植部材４６の本体２４内の溝２０と位置合わせされる。
【００３８】
別の実施形態が図３に示されている。この実施形態では、リップ１４は、固定キャップ３６を着座させた後、移植部材本体２４の拡張を防止するように、移植部材本体と係合するために角度を付けられている。
【００３９】
図７は、本発明の固定キャップ３６の一実施形態の別の説明図である。切欠き４８は、ロッド５０を使用する本体２４内のばねとロッドのインターフェイス用の隙間があくように設けられている。固定キャップ３６内にロッド５０が配置されるようにすることによって、組立体の全体高さが低減される。ばね１２の曲率半径３４は、ばねの厚さと形状を変更することができるので、切欠き４８は、取り除くことができ、取り除かれても同様の機能を保持することができる。
【００４０】
別の実施形態は、ロッド５０又は他の部材と１点以上の接触をするように、ばね１２″を逆向きにすることを伴う。図８に示されるように、ばね１２″は、中央領域１８が凹面状であるように逆向きにされている。この実施形態は、固定キャップ３６によって所定の位置に保持される。ばね１２″を所定の位置に保持する方法は、複数ある。図８と図９に示すように、ステム５２がワッシャ１２″の中央部分１８から延びる。ステム５２は、図１０に示すように、固定キャップ３６内の凹部５４の中にスナップ留めされる。ステム５２には、ステム５２の一部の湾曲を可能にするためのスロットが設けられ、係合のために圧縮できることが好ましい。
【００４１】
或は、ばね１２′″が、中央部分１８′が凹面状であるように逆向きにされる。この実施形態は、固定キャップ３６′によって所定の位置に保持される。ばね１２′″を所定の位置に保持する方法は複数ある。図１４に示すように、ステム５２′は、キャップ３６′から延びる。ステム５２′は、図１４に示すように、ワッシャ１２′″内の中央部分１８′に位置する凹部５４′の中にスナップ留めすることができる。ステム５２′は、ステム５２′の一部の湾曲を可能にするためのスロットが設けられ、係合のために圧縮できることが好ましい。
【００４２】
ステム５２は、取り除くことが可能であり、ばね１２は、図２、図３、図７に示されるように、固定キャップ３６内の凹部３８の中に逆向きにされた状態でスナップ留めすることができる。この場合には、ばね１２″の中央部分１８が凹部３８内にあるので、図７に示すように、ロッドスロット５６を備えるか、又は、ばね１２″がロッド５０又は他の移植部材表面に係合するように、ばね表面の延長部分を備えることができる。このような実施形態を図１０に示す。
【００４３】
ばね１２はまた、ロッド５０に係合するために延長部分５８を有する。ばね１２″を固定キャップ３６に取り付けるためにステム５２を使用する場合、ばねの撓み部１８は、ばね断面の撓みの均一性を失う。ステム５２は、比較的剛なので、取り付け箇所６０におけるばね１２″はより剛になる。撓み３４は、ステム５２の外側端部６２とばね１２″の半径方向円周エッジ１６との間の領域内で生じる。このことは、ばね１２″の均一性がないためにばね１２″内の応力を変えるが、特定の場所で材料の厚さを増大させることによって、ばね定数を調整することを可能にする。この調整は、不均一な壁厚さを有することによってばね定数を調整することができるようにし、ばね１２″は、中央１８ではより厚く、エッジ１６に向って薄くなる。
【００４４】
好ましい実施形態では、キャップ３６は、外側ねじ山６４を使用しないが、図１２に示されるように、ねじ山を備えることもできる。ねじ山６４は、上述の自動調整ばねメカニズム１２を採用するための手段として利用することができる。ねじ山６４を有する固定キャップ３６が図１３に示される。ねじ山６４は、移植部材４６の調整かつ校正された固定を与える一方、トルクレンチを不要にする。他の用途は、ねじを収容するねじ付き穴６６に使用するものである。固定キャップ３６を締めることによって、ばね１２はねじ頭部に対して力を加え、ねじをプレート７２に固定する。このような構成は、頚部用プレートと外傷用プレートに使用することができる。このねじ付き固定キャップ３６′はまた、ボールプランジャの代替物として、固定器具に使用することができる。
【００４５】
手術中、ばね１２は、本体２４内の溝２０に挿入される。或は、ばね１２は、キャップ３６の中に挿入することができ、従って、キャップ３６は、本体２４の中に挿入される。図４は、本発明の固定メカニズム１０がどのように挿入されるかを示す。図４は、固定キャップ３６を有する実施形態を示す。固定キャップ３６は、移植部材本体２４のアーム６８の内壁２２に係合する。一旦、キャップ３６が、固定メカニズム１０のリップ１４が本体２４の内壁２２上の溝２０の中に位置するように位置決めされると、キャップ３６は、本体２４の溝２０の中にしっかりと着座する。
【００４６】
本体２４のアーム６８は、ロッド５０がロッド台座５６に着座するように、Ｕ字形の溝７０に折り返しを設けることによって形成される。アーム６８の形状と、アーム６８を形成する材料とが、アーム６８を可撓性にする。この可撓性は壁の厚さと、曲率と、形状とによって調整される。ロッド台座５６６を移動させ、又は、ロッド台座５６６をより大きくして、本体２４の一方又は両方のアーム６８に影響を与えることができる。十分な可撓性を与えることによって、固定キャップ３６を使用して、本体２４内の溝２０の中に固定キャップ３６が着座できるように、アーム６８を押して十分開くことができる。一旦固定キャップ３６が適切な位置に到達すると、リップ１４は本体の溝２０に係合し、本体２４は、スプリングバックして力のかからない状態に戻ることができる。
【００４７】
図５は、本体２４の中に固定キャップ３６を押し込むことがアーム６８を拡張させることを示す。一旦固定キャップ３６が完全に着座すると、アーム６８はその初期状態に戻る。最終的な形態を図６に示す。
【００４８】
本出願の全体を通して、著者、暦年、特許は、米国特許を含む様々な刊行物を数字で参照する。刊行物に関する完全な引用が前述されている。これらの刊行物及び特許の開示内容の全体は、本発明が関係する技術の状況をより詳細に説明するために、本明細書に参照により組み込まれている。
【００４９】
本発明は、例示の形で説明されており、使用される術語は限定する意図ではなく、説明の用語として意図されていることが理解されなければならない。
【００５０】
上述の説明を考慮して、本発明の様々な修正と変形を行なうことができることは明らかである。従って、特許請求の範囲内で、明確に説明されているものとは異なる形で、本発明を実施することが可能であるということが理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の固定メカニズムの側面図である。
【図２】固定キャップ内で使用する本発明の固定メカニズムの側面図である。
【図３】角度を付けたリップを有する本発明の固定メカニズムの側面図である。
【図４】移植部材本体内の本発明の固定メカニズムの側面図である。
【図５】固定メカニズムを挿入中に移植部材本体が広がることを示す側面図である。
【図６】固定メカニズムが完全に着座した場合に移植部材本体が初期状態に戻ることを示す側面図である。
【図７】本発明の固定メカニズムが固定キャップ内に配置された場合の、別の実施形態の側面図である。
【図８】本発明の固定メカニズムの側面図である。
【図９】凹形状をした本発明の固定メカニズムの側面図である。
【図１０】凹形状をした本発明の固定メカニズムの断面図である。
【図１１】本発明の逆取り付けばね固定メカニズムの側面図である。
【図１２】本発明の逆取り付けばね固定メカニズムの別の実施形態の側面図である。
【図１３】本発明の逆取り付けばね固定メカニズムの別の実施形態の別の図である。
【図１４】本発明の逆取り付けばね固定メカニズムの別の実施形態の側面図である。
【図１５】本発明の固定メカニズムすなわちばねを上から見た図である。
【図１６】本発明のねじ山付き又はねじ山なしの固定キャップを含むことができるプレートの図である。
【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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【国際調査報告】
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