(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭蓋骨を固定するため固定具であって、
頭蓋骨の周方向に沿って、所定の間隔で装着された頭蓋骨側固定具と、
頭蓋骨の外周に沿うＣ字形状のフレームと、
前記頭蓋骨側固定具に係合する先端部を備えた固定ボルトと、
前記固定ボルトを前記Ｃ字形状のフレームに連結する固定ボルト保持部とからなり、
前記Ｃ字形状のフレームには、周方向に沿ってスリットが形成されており、前記固定ボルト保持部の周方向両端に形成されたボルト挿通孔を介して前記スリットに２点で固定することで、前記固定ボルトの固定位置を、前記スリットに沿って固定位置を周方向に調整可能とするとともに、
前記固定ボルト保持部の周方向両端に形成されたボルト挿通孔の一方を、前記Ｃ字形状のフレームの周方向に対し直交する方向のスリットとすることにより、前記固定ボルトの固定位置を、前記Ｃ字形状のフレームの半径方向に対し、所定の角度範囲で旋回調整可能とし、
前記固定ボルトの先端部と、前記頭蓋骨側固定具に設けた円筒部に装着される軸受部品との間で、球面軸受けを形成したことを特徴とする固定具。
【請求項２】
前記頭蓋骨側固定具は円筒部を備え、該円筒部の底面から脚部を延出させ、前記円筒部の底面及び前記脚部の端部に、前記頭蓋骨に埋め込むためのタップネジを差し込むためのタップネジ差し込み孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の固定具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭蓋骨固定装置に関するものであり、より詳細には、猿などの実験動物を用いて実験を行っている間、頭部が動かないようにクランプするための頭蓋骨固定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、脳外科手術用の頭部固定装置として、特許文献１が知られている。こうした頭部固定装置では、Ｃ字型フレームの両端部に、頭蓋骨に対向するようボルトを螺合させ、各ボルトをねじ込むことで、尖端のピンにより頭蓋骨の対向面を固定し、Ｃ字型フレームを手術台に固定する。
しかし、意識がある状態で実験を行う実験動物の場合、このような固定具では、頭蓋骨を確実に固定することができず、実験が不可能になるばかりでなく、実験動物に損傷を与えてしまう。
また、実験動物の場合、１頭に対し、長期にわたり繰り返し実験を行うため、そのたびに頭蓋骨固定作業に多大な労力が要求されることになる。
【０００３】
そこで、例えば、猿などの実験動物の場合、非特許文献１にみられるように、頭部の所定位置に、固定具を埋め込んでおき、実験を行う場合には、この固定具を実験台や椅子など、実験室周囲の固定点に固定する。
こうした固定具として、例えば、ボルト受け部を備えた固定具を、頭蓋骨の周囲に沿って３点埋め込み、この固定具のボルト受け部に、Ｃ字型フレームに取り付けたボルトの先端をねじ込むことでフレームを固定するものや、放射状に延びる脚部を頭蓋骨にネジ止めし、中央の突起部で固定するものなどが採用されている。
このように頭部に埋め込んだ固定具を、実験室周囲の固定点に固定することで、頭部を固定した上で、各種の実験を行い、実験終了後は、固定具を固定点から外し、固定具を留置したまま、実験動物を檻などに戻す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５３０４７１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】NIH Public Access(J Neurosci Methods  ２００９年６月３０日発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に示されているような頭蓋骨固定装置においては、Ｃ字型フレームに取り付けた３本のボルトの先端を固定具のボルト受け部に位置合わせして締め込むことで固定する。
しかし、従来装置には、埋め込んだ固定具に対するボルト先端位置に自由度がない。このため、実験動物に固定具を埋め込む際、各ボルト受け部の位置を、正確にＣ字型フレームのボルト位置に合わせないと装着が非常に困難である。
また、固定具の埋込箇所を増やすほど、１点あたりの負荷を低減でき、実験動物に与える負担を低減できるが、固定具を４箇所以上にすると、各ボルト受け部の位置を厳密に同一平面上に配置せざるを得ず、固定具の埋込箇所を４箇所以上とすることは、非常に困難である。
【０００７】
しかし、実験動物などが暴れるケースが想定されるため、固定具を強固に頭蓋骨に固定せざるを得ず、固定具をネジ止めするためのボルトを大きく、太くせざるを得ず、実験動物に大きな負担を与えてしまう。
そこで、本発明は、Ｃ字形状のフレームをネジで固定する際の自由度を格段に高めるとともに、固定具を取り付けるための操作を最大限軽減し、頭蓋骨に対する負担を最小限に抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の固定具は、頭蓋骨を固定するため固定具であって、頭蓋骨の周方向に沿って、所定の間隔で装着された頭蓋骨側固定具と、頭蓋骨の外周に沿うＣ字形状のフレームと、前記頭蓋骨側固定具に係合する先端部を備えた固定ボルトと、前記固定ボルトを前記Ｃ字形状のフレームに連結する固定ボルト保持部とからなり、前記Ｃ字形状のフレームには、周方向に沿ってスリットが形成されており、前記固定ボルト保持部の周方向両端に形成されたボルト挿通孔を介して前記スリットに２点で固定することで、前記固定ボルトの固定位置を、前記スリットに沿って固定位置を周方向に調整可能とするとともに、前記固定ボルト保持部の周方向両端に形成されたボルト挿通孔の一方を、前記Ｃ字形状のフレームの周方向に対し直交する方向のスリットとすることにより、前記固定ボルトの固定位置を、前記Ｃ字形状のフレームの半径方向に対し、所定の角度範囲で旋回調整可能とし、さらに、前記固定ボルトの先端部と、前記頭蓋骨側固定具に設けた円筒部底面との間で、球面軸受けを形成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定ボルトの固定位置を、Ｃ字形状のフレームの周方向のみならず、半径方向に対し所定の角度範囲で旋回調整可能としたので、頭蓋骨側固定具の埋め込み位置を厳密に選定する必要がなくなり、実験動物に対する負荷を軽減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、Ｃ字形状のフレームを示す図である。
【図２】図２は、頭蓋骨側固定具を示す図である。
【図３】図３は、頭蓋骨側固定具と固定ボルトの連結状態を示す図である。
【図４】図４は、Ｃ字形状のフレーム１の円周方向に沿って、固定ボルトが固定ボルト保持具によって装着された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
本実施例の頭蓋骨固定装置の主要部品は、Ｃ字形状のフレーム１、頭蓋骨側固定具２、固定ボルト保持具４からなる。
図１は、Ｃ字形状のフレーム１を示しており、左側が平面図、右側が側面図である。Ｃ字形状のフレーム１は、アルミ合金などからなり、装着する実験動物の頭部外周より大きな内径を有している。図１において、右側の円弧部分が左側より周方向に突出しており、右側の円弧部分には、端部から周方向に延びる第１スリット１ａ、第１スリット１ａから円周方向に間隔を置いて、下端に形成した固定部１ｂ付近に延びる第２スリット１ｃが形成されている。また、左側の円弧部分端部には、ボルト孔１ｄ、１ｅが形成されている。なお、固定部１ｂには複数のボルト孔が形成され、このボルト孔を用いて、Ｃ字形状のフレーム１を実験設備に固定したり、その他実験に必要な器具等を装着できるようになっている。
【００１３】
図２は、頭蓋骨側固定具２の構造を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
頭蓋骨側固定具２は、実験動物の頭蓋骨に直接装着されるもので、後述するタップネジを含め、頭蓋骨への親和性を考慮して、チタンあるいはチタン合金で成形することが好ましい。
頭蓋骨側固定具２の中央には円筒部２ａが形成されており、その内周に形成されたネジ溝を用いて、図３に示す軸受部品２ｂを装着できるようにしている。
軸受部品２ｂには、後述する固定ボルト３の先端に設けた半球部３ａとの間で球面軸受けが形成されるよう、円錐状凹面に加工されている。
【００１４】
円筒部２ａの底面には、実験動物の頭蓋骨に埋め込まれる、タップネジ差し込み用の孔２ｉが形成されている。タップネジ差し込み用の孔２ｉは、タップネジを差し込んだとき軸受部品２ｂと干渉しないように形状が選定されている。
なお、円筒部２ａの側面に球面軸受けを一体的に形成し、タップネジ差し込み用の孔２ｉを個別に設けてもよい。
【００１５】
一方、円筒部２ａの底面には、図２において上方（頭蓋骨の頂部方向）と左右（頭蓋骨の円周方向）に、それぞれタップネジ差し込み用の孔２ｃ〜２ｅを備えた脚部２ｆ〜２ｈが一体的に形成されている。
すなわち、脚部２ｆ〜２ｈは、図３に示すように、固定ボルト３を軸受部品２ｂに押し込んだとき、その先端に設けた半球部３ａが、タップネジ差し込み用の孔２ｉを介して頭蓋骨に負荷する応力を分散する位置に配置されている。これにより、４本のタップネジ２ｊ〜２ｍを、タップネジ差し込み用の孔２ｉ、２ｃ〜２ｅにそれぞれ埋め込むことで、頭蓋骨に与える負担を最小限にした上で、頭蓋骨側固定具２を強固に装着することができる。
頭蓋骨側固定具２を頭蓋骨に強固に固定するには、その底面部が、頭蓋骨表面にできるかぎり密着することが望ましい。このため、円筒部２ａの底面部は頭蓋骨に近い曲面状に成型するとともに、脚部脚部２ｆ〜２ｈは、頭蓋骨表面に沿って曲げやすいよう、溝が設けられている。チタン製の頭蓋骨側固定具２が頭蓋骨に密着することにより、骨組織との癒着を促進する効果も期待される。
【００１６】
次に、Ｃ字形状のフレーム１への固定ボルト３の装着について説明する。
図４は、Ｃ字形状のフレーム１の円周方向に沿って、３本の固定ボルト３−１〜３−３が固定ボルト保持具４−１〜４−３により装着された状態を示している。
Ｃ字形状のフレーム１の左端側下面には、固定ボルト３−１が螺合するネジ溝を備えた固定ボルト保持具４−１が、Ｃ字形状のフレーム１の左端側に形成したボルト挿通孔１ｄ、１ｅと、固定ボルト保持具４−１に形成した５ａ、５ｂを通して挿通される２本のボルト６ａ、６ｂにより固定されている。なお、下側の挿通孔１ｅに位置合わせされる、固定ボルト保持具４−１に形成したボルト挿通孔５ｂは、円弧状のスリットになっており、固定ボルト３−１の固定角度を、上側のボルト挿通孔５ａを中心に±１０°の範囲で旋回調整できるようになっている。
【００１７】
これにより、固定ボルト３−１を、固定ボルト保持具４−１のネジ溝に螺合させ、その先端部を頭蓋骨側固定具２−１の固定ボルト先端受け部の内部に位置合わせした後、各ボルト挿通孔５ａ、５ｂに挿通したボルト６ａ、６ｂを締め付けることで、固定することができる。なお、７は、固定ボルト３−１をゆるみ止めするためのナットである。
なお、この実施例では、固定ボルト３−１の先端部を、頭蓋骨側固定具２−１の円筒部の側壁に形成した受け孔に進入させている。
【００１８】
Ｃ字形状のフレーム１の右端側下面には、固定ボルト３−２が螺合するボルト孔を備えた固定ボルト保持具４−２が、Ｃ字形状のフレーム１上面に形成された円弧状の第１スリット１ａから挿通される２本のボルト６ｃ、６ｄにより固定されている。上側のボルト６ｃは、固定ボルト保持具４−２自体に螺合される。下側のボルト６ｄは、固定ボルト保持具４−２に形成された、Ｃ字形状のフレーム１の周方向に対し、直交する方向に形成された円弧状ボルト挿通孔５ｄに通してナット８で固定することにより、固定ボルト３−２の固定角度を上側のボルト６ｃを中心に、Ｃ字形状のフレーム１の半径方向に対し±１０°の範囲で旋回調整できるようになっている。
これにより、固定ボルト３−２は、長さ方向に加え、Ｃ字形状のフレーム１の周方向、そして、上側のボルト６ｃを中心として±１０°の範囲で位置決め調整することが可能となる。
固定ボルト保持具４−３を用いた固定ボルト３−３の取り付け構造も、円弧状ボルト挿通孔５ｆを備え、固定ボルト３−２の取り付け構造と同様の構造を採用している。なお、固定ボルト連結具４−１〜４−３等は、軽量、高強度であることが好ましく、この実施例では、純チタンで形成されている。
【００１９】
Ｃ字形状のフレームを頭蓋に固定する際は、次の手順で行う
頭蓋の周囲に沿って、頭蓋骨片の接合箇所などを考慮して、頭蓋骨側固定具２の取り付け位置を決め、実験動物の頭蓋骨にタップネジによりネジ止めする。
例えば、頭蓋骨側固定具を頭蓋骨の３箇所に取り付ける場合、固定ボルト３が軸受け部分に垂直にかみ合うことが固定を強固にする上で好ましいが、本発明では、前述のように、特に、固定ボルト３−２、３−３を、長さ方向に加え、Ｃ字形状のフレーム１の周方向、さらに、上側ボルト挿通孔５ｃ、５ｅを中心として、Ｃ字形状のフレーム１の半径方向に対し旋回可能にして位置決め調整できるので、頭蓋骨への装着時に、頭蓋骨側固定具を厳密に位置合わせする必要はない。さらに、軸受け部が球面軸受けになっているため、頭蓋骨側固定具の取り付け位置を水平面に沿わせる必要がなく、４個以上にすることも比較的容易である。
【００２０】
次に、図４における左端側の固定ボルト保持具４−１を仮止めする。すなわち、固定ボルト保持具４−１に形成されたボルト挿通孔５ａ、５ｂを、Ｃ字形状のフレームの２つのボルト挿通孔１ｄ、１ｅに位置合わせをした後、それぞれにボルト６ａ、６ｂを挿通する。上側のボルト挿通孔５ａに挿通したボルト６ａは、固定ボルト保持具４−１のねじ穴に、下側のボルト挿通孔５ｂに挿通したボルト６ｂは、その下面でナットにより固定する。
【００２１】
各固定ボルト保持具に、固定ボルトを螺合させ、その先端がステップ１（段落［００２０］参照）で取り付けた頭蓋骨側固定具の凹部にはまり込むよう、固定ボルト保持具４−２、４−３のそれぞれを、円弧状の第１スリット１ａ、第２スリット１ｃ内でスライドさせ、それぞれに対応する頭蓋骨側固定具２に合致するよう位置調整を行う。その際、図４に示すように、上側ボルト挿通孔５ｃ、５ｅに挿通したボルト６ｃ、６ｅを中心に、頭蓋骨側固定具２に形成した円弧状ボルト挿通孔８を利用して旋回させ、Ｃ字形状のフレームの周方向に対し直交する方向（半径方向）の角度調整を行う。
【００２２】
固定ボルト３−２、３−３を順次締め付けながら、２つの円弧状スリットに沿って、位置の微調整を行い、固定ボルト３−２、３−３の締め付けトルクが所定位置になったとき、すべてのボルト５を締め付け、装着が完了する。
【００２３】
上記のように、各固定ボルトは２方向の自由度を有しているので、頭蓋骨側固定具の埋め込み位置が多少ずれていても、さらに頭蓋骨側固定具を４点以上の箇所に取り付けても、適切な締め付けが可能となる。頭蓋骨側固定具は４つのタップネジで固定されるので、タップネジ孔を小さくしても、確実な固定が可能となる。
【符号の説明】
【００２４】
１      Ｃ字形状のフレーム
２      頭蓋骨側固定具
３      固定ボルト
４      固定ボルト保持具
【図１】
0006367077.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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