(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台（10）に立設した位置決アーム部（13）と該位置決アーム部（13）に接続した切削アーム部（２）とから前記基台（10）に片持ち支持されたロボットアームを構成し、切削具（４）を切削アーム部（２）に装着した骨切削装置（１）において、
切削アーム部（２）は、
位置決アーム部（13）に支持され、横揺角アーム（５）及び切削作業アーム群を一体に縦揺動させる縦揺角アーム（３）と、前記縦揺角アーム（３）に支持され、切削作業アーム群を横揺動させる横揺角アーム（５）とからなる切削面設定アーム群と、
横揺角アーム（５）に支持され、偏揺角アーム（15）及び切削具装着部（16）を一体に平行動させる平行アーム（14）と、平行アーム（14）に支持され、切削具装着部（16）を偏揺動させる偏揺角アーム（15）と、切削具（４）を着脱自在に装着する切削具装着部（16）とからなる切削作業アーム群とにより構成され、
切削面設定アーム群が位置決アーム部（13）に対して切削作業アーム群を一体に支持することを特徴とする骨切削装置。
【請求項２】
縦揺角アーム（３）は、横揺角アーム（５）に対して内面縦湾曲軌道（17）を有し、該内面縦湾曲軌道（17）に従って横揺角アーム（５）を移動させることにより、縦揺角アーム（３）に対して横揺角アーム（５）及び切削作業アーム群を一体に縦揺動させる請求項１記載の骨切削装置。
【請求項３】
縦揺角アーム（３）は、位置決アーム部（13）に対して外面縦湾曲軌道（18）を有し、該外面縦湾曲軌道（18）に従って縦揺角アーム（３）を移動させることにより、位置決アーム部（13）に対して切削面設定アーム群及び切削作業アーム群を一体に縦揺動させる請求項１記載の骨切削装置。
【請求項４】
偏揺角アーム（15）は、切削具装着部（16）に対して偏湾曲軌道（22）を有し、該偏湾曲軌道（22）に従って切削具装着部（16）を移動させることにより、偏揺角アーム（15）に対して切削具装着部（22）を偏揺動させる請求項１記載の骨切削装置。
【請求項５】
平行アーム（14）は、前後アーム（19）及び左右アーム（20）からなり、
前後アーム（19）は、横揺角アーム（５）に支持され、左右アーム（20）、偏揺角アーム（15）及び切削具装着部（16）を一体に前後動させ、
左右アーム（20）は、前後アーム（19）に支持され、偏揺角アーム（15）及び切削具装着部（16）を一体に左右動させ、
偏揺角アーム（15）は、左右アーム（20）に支持され、切削具装着部（16）を偏揺動させる請求項１記載の骨切削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨を所定形状に整形するための骨切削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、膝関節の破損に応じ、人工関節の取付のためには脛骨端を人工関節の取付部に対して転写構造に整形する必要がある。この骨の整形には、一般的な鋸やワイヤーソー等の切削具が用いられるが、当然そのままでは適当な切削が望めないので、切削具の案内具が多数用いられている。こうした案内具には、特開平05-277130号「回転および角度調整可能な脛骨切削ガイドおよびその使用方法」や特開平11-113940号「膝関節の切除補助具」を例示できる。また、切削具と案内具とが一体になった骨切削装置も提案されている。この骨切削装置には、特表平08-502681号「整形外科用切削装置および人工補具」や特表平10-507107号「大腿骨部及び頸骨部の切除方法、及び装置」を例示できる。
【０００３】
特開平05-277130号は、脛骨管の縦軸に沿って画定される軸方向開口を含む案内ブロックからなる切削ガイド（案内具）を提案している。この案内ブロックは、大腿骨に関して切除された脛骨の面の適切な内反-外反配向および前-後傾斜を保障するため、脛骨の縦軸に関して適度の回転整列の脛骨試行ベースを定置させる整列孔を含む脛骨試行ベースヘ装着する。具体的には、脛骨のくさび状切除をする切削工具を案内する一対のブレード・スロットを用いており、このブレード・スロットは脛骨の縦軸に垂直な外-内軸に関してブレード・スロットの角度整列を選択的に調整するためにピボット装着する。
【０００４】
特開平11-113940号は、大腿骨顆部の穿孔に挿入するアライメントバー、アライメントバーを支持して大腿骨顆部前後の切除面を決定するガイド本体、ガイド本体に形成した鋸身又は切除補助鋼線（切削具）を案内する案内用スリット、及びガイド本体に支持されて大腿骨骨幹部遠位端の骨前面と当接させるデプスゲージからなる膝関節の切除補助具（案内具）である。具体的には、アライメントバーは支持部材を介してガイド本体に支持する。この支持部材は、アライメントバーを横切る平面上を移動できるようにガイド本体に支持している。また、前記デプスゲージの当接面は大腿骨の内外側面方向に平坦状に延びており、大腿骨遠位端の骨表面と実質的に線接触して前記ガイド本体の回旋を大腿骨前面の方向とほぼ平行に保つように構成している。
【０００５】
特表平08-502681号は、円筒形状開口のカッティングボディを備え、前記開口の各々が互に鋭角を形成する中央長軸を有する外科装置（骨切削装置）である。具体的には、切削中、環状ブッシングを前記開口の選択した１つに入れ、このブッシングの円筒状中央開口に骨切削リーマを装着し、ブッシングの上部に接して切削深さを規定するように用いる。外科医は、前記ブッシング及びリーマを選択した開口の１つに順次設置し、２つの重なり合った円形の切削を形成する。この切削によって単関節丘人工補具を受入れる細長い楕円形の凸面を得る。
【０００６】
特表平10-507107号は、位置付け装置及びパターン装置からなる大腿骨及び頸骨切除装置（骨切削装置）である。位置付け装置は、大腿骨へ取り付ける位置付けブロック、大腿骨に延びる骨髄内ロッドを有する整列ブロック、及びパターン装置を位置付け装置に取り付けるための回転調整装置からなる。パターン装置は、プレートによって記述される切断経路を有する中外側に位置付けられた個別、または対のプレートを有する。頸骨切除装置は、足首締め金、整列ロッド、固定ヘッド、中に切断ガイド・スロットを有する切断ガイド締め金、及びミリング・ビットを有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
術者の能力や技量に左右されない観点から、切削具を機械的に移動させることができる骨切削装置が好ましい。ここで、切削具を機械的に移動させるためには、切削対象の骨に対する（ａ）アライメント（位置決めや姿勢決定）及び（ｂ）切削経路（アライメントに従う切削具の移動）の正確さが重要となる。案内具は、こうした（ａ）アライメント及び（ｂ）切削経路の決定に際し、術者の能力や技量のばらつきを排除する作用、効果を有している。自動化にあたっても機械的に移動する切削具の（ａ）アライメント及び（ｂ）切削経路の正確さを確保する必要があり、専用の案内具、又は案内具と同等の作用、効果を導く機構が必要となる。
【０００８】
切削具を機械的に移動させる装置としては機械加工用切削装置があり、これは数値制御可能なロボットアームに切削具を装着している。前記数値制御は、上記（ａ）アライメント及び（ｂ）切削経路の正確さを確保する案内具同等の作用、効果を導く機構である。しかし、切削対象である工作物（ワーク）を任意の姿勢で固定でき、またロボットアームに装着した切削具の（ｃ）姿勢安定性を図りやすい機械加工用切削装置をそのまま骨切削装置として利用できない。切削対象の骨は人体が有しており、人体を任意の姿勢で固定できないため、相対的にロボットアームの自由度が多く要求される。しかし、手術室内の装置配置又は術者の位置との関係からロボットアームは片持ち支持になりやすく、切削具の（ｃ）姿勢安定性が損なわれる（切削中に切削具の姿勢が変化する）からである。
【０００９】
そこで、術者の能力や技量によるばらつきを排除した骨の整形を実現するため、ロボットアームを用いた切削具の移動を目標として、骨切削装置に適したロボットアームの構成を検討した。特に、切削対象が固定しにくい人体の骨であり、ロボットアームが片持ち支持になることを前提としながら、切削具の（ａ）アライメント、（ｂ）切削経路の正確さ、そして（ｃ）姿勢安定性を確保することを課題とした。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
検討の結果開発したものが、基台に立設した位置決アーム部と該位置決アーム部に接続した切削アーム部とから前記基台に片持ち支持されたロボットアームを構成し、切削具を切削アーム部に装着した骨切削装置において、切削アーム部は、位置決アーム部に支持され、横揺角アーム及び切削作業アーム群を一体に縦揺動させる縦揺角アームと、前記縦揺角アームに支持され、切削作業アーム群を横揺動させる横揺角アームとからなる切削面設定アーム群と、横揺角アームに支持され、偏揺角アーム及び切削具装着部を一体に平行動させる平行アームと、平行アームに支持され、切削具装着部を偏揺動される偏揺角アームと、切削具を着脱自在に装着する切削具装着部とからなる切削作業アーム群とにより構成され、切削面設定アーム群が位置決アーム部に対して切削作業アーム群を一体に支持する骨切削装置である。各部の運動は、電動モータからの回転動力を大きな減速比で伝達するギア駆動が好ましく、低速でも回転精度及び制御が容易な駆動系が好ましい。切削具は自由であるが、ロボットアームが片持ち支持であり、骨の切削に際して穿孔を実施することもあることから、例えば一方向に延びるエンドミル等が適している。
【００１１】
本発明の骨切削装置は、基本的な切削位置（特に高さ）を決める位置決アーム部と、前記切削位置における切削具の姿勢を決める切削アーム部との組合せでロボットアームを構成する。このとき、切削具の姿勢の自由度を高めた切削のため、切削アーム部は位置決アーム部に対して切削具を、前後動及び左右動のみならず、縦揺動（ピッチング、前後方向垂直面内の傾き）、横揺動（ローリング、横方向垂直面内の傾き）又は偏揺動（ヨーイング、水平面内回転方向の傾き）を選択的に又は組み合わせて実施できるようにした。
【００１２】
切削対象である骨は個体差による大きな形状又は大きさの違いはないため、切削具の移動量ではなくて切削具の姿勢の多様化を図り、実用性を高めた。このとき、装置としてのロボットアームは位置決アーム部及び切削アーム部だけであるので、片持ち支持でも切削具のブレを押さえ、安定した姿勢保持を図ることができる。切削具を上記エンドミルとした場合、このエンドミルを縦揺動及び偏揺動する揺動中心はエンドミル先端付近に、横揺動する揺動中心はエンドミルと平行な軸線内に定めると好ましい。
【００１３】
位置決アーム部は、垂直アームと水平アームとからなり、垂直アームは基台に立設し、水平アームは垂直アームで支持してこの垂直アームに対して上下動、前後動又は左右動する構成がよい。基台は手術室内を移動自在であることが望ましいが、基台のみの移動で装置としての正確な位置決めは困難であるので、位置決めアーム部による上下動、前後動又は左右動によって装置としての正確な位置決めを実現する。後述するように、切削アーム部は、切削具の前後動、左右動、縦揺動、横揺動及び偏揺動を実現するために複数の部材から構成するが、位置決アーム部はこれら複数の部材を一体に取扱い、基本的な位置決めをするので、切削具の姿勢安定のための剛性確保が容易になっている。
【００１４】
切削アーム部は、縦揺動及び横揺動を担う縦揺角アーム及び横揺角アームからなる切削面設定アーム群、平行動を担う平行アームと偏揺動を担う偏揺角アームとからなる切削作業アーム群に分かれ、切削面設定アーム群が位置決アーム部に対して切削作業アーム群を一体に支持してなり、この切削面設定アーム群が決定した切削面内で切削作業アーム群が切削具を２次元運動させる構成がよい。縦揺角アームは位置決アーム部で支持してこの縦揺角アームに対して横揺角アーム及び切削作業アーム群を一体に縦揺動し、横揺角アームは縦揺角アームで支持してこの横揺角アームに対して切削作業アーム群を横揺動し、平行アームは横揺角アームで支持してこの平行アームに対して偏揺角アーム及び切削具装着部を一体に平行動し、偏揺角アームは平行アームで支持してこの偏揺角アームに対して切削具装着部を偏揺動し、切削具は切削具装着部へ着脱自在に装着する構成がよい。
【００１５】
ここで、縦揺角アームは、横揺角アームに対して内面縦湾曲軌道を有し、この内面縦湾曲軌道に従って横揺角アームが移動することで縦揺角アームに対して横揺角アーム及び切削作業アーム群を一体に縦揺動する。これにより、縦揺角アームは、内面縦湾曲軌道に従う湾曲外形にすると、構造要素としての剛性を高めることができる。より好ましくは、縦揺角アームは更に位置決アーム部に対して外面縦湾曲軌道を有し、この外面縦湾曲軌道に従って縦揺角アームが移動することで位置決アーム部に対して切削面設定アーム群及び切削作業アーム群を一体に縦揺動するとよい。すなわち、縦揺角アーム内外面にそれぞれ縦湾曲軌道を構成することで、縦湾曲軌道のおよそ２倍の範囲で横揺角アーム以下の切削作業アーム群、すなわち切削具の姿勢変化を図ることができる。縦湾曲軌道が略90度の範囲で、エンドミル先端付近に揺動中心を設定すれば、切削具は略180度の範囲で縦揺動の姿勢変化を図り、切削対象の骨を上下に包み込むことができる。
【００１６】
同様に、偏揺角アームは、切削具装着部に対して下面偏湾曲軌道を有し、この下面偏湾曲軌道に従って切削具装着部が移動することで偏揺角アームに対して切削具装着部を偏揺動する構成とする。また、偏揺角アームは、平行アームに対して上面偏湾曲軌道を有し、この上面偏湾曲軌道に従って偏揺角アームが移動することで平行アームに対して偏揺角アーム及び切削具装着部を一体に偏揺動する構成にすることもできる。偏揺角アーム上下面にそれぞれ偏湾曲軌道を構成することで、偏湾曲軌道のおよそ２倍の範囲で切削具装着部、すなわち切削具の姿勢変化を図ることができる。偏湾曲軌道が略90度の範囲で、エンドミル先端付近に揺動中心を設定すれば、切削具は略180度の範囲で偏揺動の姿勢変化を図り、切削対象の骨を左右に包み込むことができる。
【００１７】
ここで、平行アームが担う偏揺角アーム及び切削具装着部一体の平行動は、前後動及び左右動に分割できる。この場合、平行アームを前後アーム及び左右アームに分けて構成すると、具体化しやすい。すなわち、平行アームは前後アーム及び左右アームからなり、前後アームは横揺角アームで支持してこの前後アームに対して左右アーム、偏揺角アーム及び切削具装着部を一体に前後動し、左右アームは前後アームで支持してこの左右アームに対して偏揺角アーム及び切削具装着部を一体に左右動し、偏揺角アームは左右アームで支持してこの偏揺角アームに対して切削具装着部を偏揺動する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明の骨切削装置１の使用状態を表す側面図、図２は切削アーム部２における縦揺角アーム３によるエンドミル（切削具）４の縦揺動を示す部分拡大側面図、図３は切削アーム部２における横揺角アーム５によるエンドミル４の横揺動を示す部分拡大正面図である。
【００１９】
本発明の骨切削装置１は、図１に見られるように、制御装置（コントローラ）６及び脚拘束装置（脚把持ロボット）７と共に、人工膝関節置換術を支援するロボティック・サージェリ・システムを構成する。骨切削装置１及び脚拘束装置７は制御装置６に接続しており、制御装置６からの命令に従って作動し、術者を補助する。制御装置６は、手術前に撮影したCTスキャンデータやレントゲンイメージデータを基に、骨切削装置１のエンドミル４による切削経路を決定する。より詳しくは、手術中の脚拘束装置７による脚８の拘束位置情報をもとに、脛骨、大腿骨の現在位置を制御装置６が認識し、各手術過程における適切な切削面を得るためのエンドミル４の位置及び姿勢を骨切削装置１に命令する。骨切削装置１では、制御装置６からの命令に基づき、エンドミル４の可動範囲を切削面内に拘束して、術者による位置ずれや逸脱を防止し、正確な骨の整形を実現する。
【００２０】
本例の骨切削装置１は、ストッパ付キャスタ９により、手術室内を移動自在、位置固定自在な基台10に立設した垂直アーム11に水平アーム12を取り付けて位置決アーム部13を構成している。水平アーム12が垂直アーム11に対して上下動及び前後動（図１中左右）することで、エンドミル４の基本的な切削位置を決定する。患者は手術台上に膝を立てて仰向けに寝ており、脚８を脚拘束装置７で位置固定している。骨切削装置１は、切削対象となる骨を有する脚８に向けて基台10を動かして移動し、位置固定を図った後、上述の通り、脚拘束装置７からの脚８の拘束位置情報をもとに、制御装置６により自動的に水平アーム12が上昇、前進してエンドミル４を切削位置へと導くことになる。
【００２１】
切削アーム部２は、水平アーム12前端に取り付けている。この切削アーム部２は、図２及び図３に見られるように、縦揺角アーム３及び横揺角アーム５からなる切削面決定アーム群と、平行アーム14、偏揺角アーム15、そして切削具装着部16からなる切削作業アーム群とから構成している。縦揺角アーム３は、エンドミル４先端付近を揺動中心とするように（エンドミル４を囲むように）略90度範囲の内外面縦湾曲軌道17,18を設けてあり、縦揺角アーム３自体が水平アーム12前端に対して上下に縦揺動するほか、この縦揺角アーム３に対して取り付ける横揺角アーム５を上下に縦揺動できる。これにより、本例の切削アーム部２は、エンドミル４先端付近を揺動中心として、上下約180度の範囲でエンドミル４を縦揺動できる（図２では上90度、下45度で図示）。エンドミル４先端は、平行アーム14に従って前後動するため、必ずしも縦揺中心と一致しない。
【００２２】
横揺角アーム５は、縦揺角アーム３の内面縦湾曲軌道17から突出する短尺アームで、上述通り、内面縦湾曲軌道17に沿って移動し、縦揺角アーム３の延在範囲でエンドミル４の縦揺動を可能にしている。加えて、横揺角アーム５に取り付けた平行アーム14を時計回り又は反時計回りに回動させ、エンドミル４を横揺動させる。図３では、エンドミル４と横揺動の揺動中心とを一致させているので、外観上エンドミル４は横揺動せず、エンドミル４が従う平行アーム14及び偏揺角アーム15のみが横揺動しているように見えるが、切削具装着部16が平行アーム14や偏揺角アーム15による移動に従うので、エンドミル４が横揺動している。
【００２３】
平行アーム14は、前後アーム19及び左右アーム20を組み合わせて前後及び左右の平行動を実現する平面視略Ｔ字状（後継図５〜図７参照）で、前後アーム19を横揺角アーム５に対して前後動する。この前後アーム19による前後動は、切削作業アーム群としてのエンドミル４の動きを担う（後継図７参照）。このほか、エンドミル４の前後位置は予め位置決アーム部13の水平アーム12により決定している（図１参照）が、前後アーム19は、エンドミル４の精度の高い前後動を実現する。また、左右アーム20は、偏揺角アーム15が沿って移動する横直線軌道21を構成している。この左右アーム20に沿って偏揺角アーム15以下を移動することにより、切削作業におけるエンドミル４の左右動を実現している。
【００２４】
偏揺角アーム15は、切削具装着部16に対して、エンドミル４先端付近を揺動中心とするように（エンドミル４を囲むように）略90度範囲の偏湾曲軌道22を有し、切削具装着部16を前記偏湾曲軌道22に沿って移動させることにより、エンドミル４の偏揺動を実現する。切削具装着部16は、エンドミル４の着脱をするチャック23と、エンドミル４の回転を担うモータを内蔵した駆動部24とからなり、従来公知の同種装着部と基本的には同構成である。こうして、制御装置６からの命令を受けて、まず切削面決定アーム群である縦揺角アーム３及び横揺角アーム５を動かして切削面を決定し、次いで平行アーム14、偏揺角アーム15及び切削具装着部16を動かすことで切削面内に拘束したエンドミル４の切削作業を実現している。
【００２５】
図４、図８〜図12は大腿骨25を整形して人工関節26を装着する手術の流れを説明する側面図で、図４は上面27の切削、図８は斜め上面28の切削、図９は正面29の切削、図10は正面への穿孔、図11は斜め下面30の切削であり、そして図12は下面31の切削をそれぞれ表している。また、図５〜図７は同一切削面内で切削作業アーム群によるエンドミル４の変位態様を表した平面図で、図５は偏揺角アーム15が平行アーム14の左右アーム20に対して左右動して略方形状切削域をもたらす場合、図６は切削具装着部16が偏揺角アーム15の偏湾曲軌道22に沿って偏揺動して略扇状切削域をもたらす場合であり、そして図７は平行アーム14が横揺角アーム５に対して前後動して略線状切削域をもたらす場合をそれぞれ示している。
【００２６】
まず、切削位置及び姿勢を決定した骨切削装置１は、図４に見られるように、切削位置及び姿勢により定まる切削面（上面）27内に拘束されながら、術者又は制御装置６が切削作業アーム群＝平行アーム14、偏揺角アーム15及び切削具装着部16を動かしてエンドミル４を変位させながら切削対象の骨25を削る。このとき、切削面27内でのエンドミル４の変位態様を、切削対象の骨25の状態やその他の人体組織との関係で選択できる。例えば、切削対象の骨25の回りに何ら障害がない場合には、短時間に切削できるように、図５に見られるように切削作業アーム群のうち、平行アーム14の左右アーム20に対して偏揺角アーム15以下を一体に動かし、エンドミル４を左右動させる。このときの切削域は、エンドミル４の切削寄与部位×左右動範囲の略方形状（図５中ハッチング部位）となり、広い。
【００２７】
しかし、場合によっては他の人体組織が邪魔となり、エンドミル４を大きく変位できないこともある。この場合、例えば図６に見られるように、エンドミル４は先端付近を中心に、切削具装着部16を偏揺角アーム15に対して偏揺動させ、略扇状切削域（＝エンドミルの切削寄与部位×偏揺角、図６中ハッチング部位）とする。更には、図７に見られるように、横揺角アーム５に対して平行アーム14の前後アーム19以下を一体に前後動させ、エンドミル４を軸方向に変位させて略線状切削域（＝エンドミルの幅×前後動距離、図７中ハッチング部位）とするとよい。ここで、平行アーム14と切削具装着部16との間に介在する偏揺角アーム15は、偏湾曲軌道22に従う平面視円弧外形であるために剛性が高く、こうしたエンドミル４の変位によっても姿勢が崩れない利点があり、予め設定した切削面27に基づき正しく骨の整形ができる。
【００２８】
上記エンドミル４の変位態様は、縦揺角アーム３及び横揺角アーム５の運動の組合せにより、各切削面それぞれにおいて術者の任意又は制御装置６で選択できる。こうして、術者又は制御装置６は、骨25の状態やその他の人体組織との関係から、まず切削面決定アーム群を用いて適宜エンドミル４の切削面（＝変位態様）を選択し、次いで切削作業アーム群によりエンドミル４の変位量を加減しながら、各切削面での骨の整形を進めていく。術者又は制御装置６が上面27の切削を終えると、図８に見られるように、水平アーム12に対して切削面決定アーム群の縦揺角アーム３が下がり、併せて縦揺角アーム３に対して横揺角アーム５を下げて、エンドミル４を上向き姿勢にして斜め上面（切削面）28を設定し、次の切削作業に移る。
【００２９】
本例で示した大腿骨25の切削では、各切削面27〜31は側面視（図４、図８〜図12中左右方向）で傾斜角（縦揺角）が異なるものの、いずれも同一垂直面に対して直交する平面である。すなわち、エンドミル４の縦揺角を順次変化させながら、基本的には偏揺角及び横揺角を変えることなく各切削面27〜31を設定できる。実際には、骨25の状態やその他の人体組織との関係から、同一切削面の設定であっても、上述のような切削時の変位態様の選択もあり、エンドミル４の切削姿勢が一様であるとは限らない。また、正面（切削面）29には、例えば図９に見られるようにエンドミル４を上方から導く場合と、下方から導く場合とが考えられる。
【００３０】
本例のようにエンドミル４を用いた場合、図10に見られるように、人工関節26の取付のための孔32も、切削を終えた正面29からエンドミル４を差込むようにして穿孔できる。この穿孔作業は、斜め下面30（図11）や下面31（図12）の切削後に実施してもよいし、例えば正面29の切削に先行して実施してもよい。また、本例では各面の切削を順番に示したが、必ずしも順番に実施する必要はない。こうした切削順序や穿孔作業の順番は、予め制御装置６（図１参照）で設定しておくことができる。手術における切削作業終了後、骨切削装置１は基台10の位置固定を解除して手術台から待避すれば、続く手術の作業の邪魔にならない。骨切削装置１は、必要に応じて設置及び待避できることが望ましい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の骨切削装置は、片持ち支持のロボットアームを用いながら、切削具の（ａ）アライメント、（ｂ）切削経路の正確さ、そして（ｃ）姿勢安定性を確保でき、術者の能力や技量によるばらつきを排除した精度の高い骨の整形を実現する。こうした骨の整形は、特に人工関節の取付では重要となる。なぜなら、骨の整形の程度が、術後の回復時間又は回復程度の良否を左右するからである。これから、本発明は人工関節置換後の早期回復又は良好な回復に必要な骨の整形を可能にする効果をもたらす。
【００３２】
また、人工関節は、取付後における膝左右の靭帯のテンションのバランスも術後の回復時間又は回復程度の良否を左右する。例えば、変形関節症では靭帯の状態が患者毎に異なるため、同様な骨の整形手術でも患者毎に適した骨の整形が必要となる。本発明の骨切削装置は、切削アーム部において、縦揺動、横揺動及び偏揺動を用いた細かな切削姿勢の調整が可能であるため、患者毎に適した骨の整形を、容易かつ正確に実現する。このように、本発明の骨切削装置は、骨の整形を単に自動化するだけでなく、患者毎に異なる骨の整形を容易にする効果を有する。
【００３３】
このほか、本発明の骨切削装置は、例示からも明らかなように、切削具の姿勢自由度が高く、手術中に患者の脚の姿勢変更が要求された従来に比べて、前記要求が低減又は不要になる利点がある。すなわち、一度患者の脚の姿勢を決めれば前記姿勢を変えることなく、大腿骨及び脛骨を続けて切削することができ、手術の時間短縮を図ることができる。各切削作業を容易にする、正確にする効果は、各切削作業における時間短縮をももたらすので、前記効果と合わせて、従来よりも大幅に時間短縮を図って手術ができるようになる効果が得られる。これは、患者の負担を低減することにもなり、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の骨切削装置の使用状態を表す側面図である。
【図２】縦揺角アームによるエンドミルの縦揺動を示す部分拡大側面図である。
【図３】横揺角アームによるエンドミルの偏揺動を示す部分拡大正面図である。
【図４】大腿骨の関節上面の切削を説明する側面図である。
【図５】略方形状切削域をもたらすエンドミルの変位態様を表した平面図である。
【図６】略扇状切削域をもたらすエンドミルの変位態様を表した平面図である。
【図７】略線状切削域をもたらすエンドミルの変位態様を表した平面図である。
【図８】大腿骨の関節斜め上面の切削を説明する側面図である。
【図９】大腿骨の関節正面の切削を説明する側面図である。
【図10】大腿骨の関節正面への穿孔を説明する側面図である。
【図11】大腿骨の関節斜め下面の切削を説明する側面図である。
【図12】大腿骨の関節下面の切削を説明する側面図である。
【符号の説明】
１  骨切削装置
２  切削アーム部
３  縦揺角アーム
４  エンドミル（切削具）
５  横揺角アーム
10  基台
11  垂直アーム
12  水平アーム
13  位置決アーム部
14  平行アーム
15  偏揺角アーム
16  切削具装着部
17  内面縦湾曲軌道
18  外面縦湾曲軌道
19  前後アーム
20  左右アーム
21  横直線軌道
22  偏湾曲軌道
【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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