(57)【要約】【課題】椎間腔にわたる骨癒合を促進することなく脊椎を安定させる椎間スペーサを提供する。【解決手段】人工円板は、中央孔を囲む円周範囲を有する波形座金により分離される、対向する椎骨面に取り付けるための一対の対向する板を有し、該板は平坦面、円形凹部、湾曲ソケットに嵌合可能なボール形突起のいずれかを内向き面に有する板からなる。波形座金は、リング形円周範囲、螺旋形円周範囲、まっすぐな円周範囲、曲がった円周範囲、溝付き円周範囲、波形円周範囲、薄くなる円周範囲、厚くなる円周範囲、および長孔付き円周範囲のいずれかの円周範囲を含むものとし、中央孔は、単純な孔および湾曲ソケットを形成する孔のいずれかの孔を含むものとする。上記波形座金は、人工円板を健康な自然の椎間板に似せるために、板が圧縮して互いに自由に回転かつ角形成するように、種々のカップリングを通して板間に配置可能とする。
2004535239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板および第２の板を含み、前記第１の板の板面が前記第２の板の板面に対向するように離間して前記板が配置され、前記対向面が内面であり、各板の他方の面が外面であり、
さらに、少なくとも１つの復元力提供要素を含み、前記少なくとも１つの復元力提供要素が、前記第１の板と第２の板の内面間に配置され、かつ前記第１の板と第２の板の外面に加わる圧縮力が前記少なくとも１つの復元力提供要素により相殺されるように配置され、前記少なくとも１つの復元力提供要素が少なくとも１つの波形座金を含む、椎間スペーサ装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの波形座金が複数の波形座金を含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの長孔を有する円周範囲を有する、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの長孔が、少なくとも１つの半径方向に延びる長孔を含む、請求項３に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの長孔が、少なくとも１つの半径方向に延びる曲がった長孔を含む、請求項３に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの長孔が前記円周範囲を部分的に通過する、請求項３に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの長孔が、前記円周範囲を完全に通過する単一の半径方向長孔を含む、請求項３に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つのリング形波形座金を含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのリング形波形座金が、少なくとも１つの半径方向に延びる長孔を持つ円周範囲を有する、請求項８に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１０】
前記円周範囲が、前記円周範囲を完全に通過する、単一の半径方向に延びる長孔を有する、請求項９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの半径方向に延びる長孔が、前記円周範囲を部分的に通過する少なくとも１つの半径方向にのびる長孔を含む、請求項９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの波形座金が、複数のリング形波形座金を含む、請求項８に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１３】
前記複数のリング形波形座金が、互いに同心に配置された複数のリング形波形座金を含む、請求項１２に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１４】
前記同心に配置された複数のリング形波形座金が、半径方向に減少する振幅を有する、請求項１３に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの螺旋形波形座金を含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１６】
前記螺旋形波形座金が半径方向に減少する振幅を有する、請求項１５に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１７】
前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、内面に取り付けられた波形座金固定要素を含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１８】
前記波形座金固定要素が留め具を含む、請求項１７に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項１９】
前記波形座金固定要素がフランジ付き留め具を含む、請求項１７に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２０】
前記波形座金固定要素が、少なくとも１つの横方向に延びるスポークを有する柱を含む、請求項１９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２１】
前記柱が取り付けられる前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に対して、前記柱が回転可能である、請求項２０に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの横方向に延びるスポークが、複数の横方向に延びるスポークを含み、前記少なくとも１つの波形座金の円周範囲が前記スポークと前記第１の板および第２の板の少なくとも一方との間に維持される状態で、前記少なくとも１つの波形座金が前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に固定される、請求項２０に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２３】
各スポークが少なくとも１つの波形座金の波に平行に延びる、請求項２２に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２４】
前記フランジ付き留め具が柱部とフランジ部とを有し、前記柱部の直径が前記少なくとも１つの波形座金の中央孔の直径よりも小さく、前記柱部の長さが前記中央孔を囲む前記少なくとも１つの波形座金の円周範囲の一部の厚さよりも長く、前記フランジ部の直径が前記中央孔の直径よりも大きく、前記中央孔を囲む前記円周範囲部が前記フランジ部と前記第１の板および第２の板の前記少なくとも一方との間に維持される状態で、前記少なくとも１つの波形座金が前記第１の板および第２の板の前記少なくとも一方に固定されて、前記少なくとも１つの波形座金が前記第１の板および第２の板の前記少なくとも一方に対して自由に回転するようにする、請求項１９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２５】
前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、前記少なくとも１つの波形座金の端部が配置される円形凹部を含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２６】
前記円形凹部を有する前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に固定された保持要素をさらに含み、前記保持要素が、前記少なくとも１つの波形座金の前記端部が前記円形凹部から外れるのを防止する、請求項２５に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２７】
前記保持要素がシールドを含む、請求項２６に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの波形座金が、湾曲ソケットを形成する中央孔を有し、前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、前記湾曲ソケットに結合可能な半球形突起を内面に有する、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項２９】
前記半球形突起が少なくとも１つの半径方向長孔を含み、半径方向内向きの力が加わると、前記半球形突起が半径方向に撓むことができる、請求項２８に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３０】
前記半球形突起が、撓み防止要素を配置可能な軸方向孔をさらに含んで、前記半球形突起の前記半径方向の撓みを防止する、請求項２９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３１】
前記撓み防止要素がリベットを含む、請求項３０に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３２】
前記半球形突起が、前記湾曲ソケットに回転可能かつ角形成可能に結合可能である、請求項２８に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３３】
前記半球形突起が半径方向に撓むことのできる半球形部分を含み、前記湾曲ソケットが内部容積と前記内部容積につながる開口とを有し、前記湾曲ソケットが前記半球形部分を自由に回転かつ角形成するように収容し、前記半球形部分が半径方向に撓むときにのみ前記開口を通り、前記半球形部分が、前記半球形部分に取り付けられると前記半球形部分が前記開口を通るのを防止する撓み防止要素を受けるように構成される、請求項３２に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの波形座金が、厚さが半径方向に変化する円周範囲を有する、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３５】
前記円周範囲の内部が前記範囲の外部よりも厚い、請求項３４に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３６】
前記円周範囲の内部が前記範囲の外部よりも薄い、請求項３４に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの波形座金が、半径方向に波形の円周範囲を有する、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの同心溝を持つ円周範囲を有する、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの同心溝が、半径方向に離間した複数の同心溝を含み、前記半径方向に離間した複数の同心溝の少なくとも１つが長さを有する、請求項３８に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４０】
前記半径方向に離間した複数の同心溝の前記少なくとも１つが深さと幅とを有し、前記幅および前記深さの少なくとも一方が前記長さに沿って均一である、請求項３９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４１】
前記半径方向に離間した複数の同心溝の少なくとも１つが深さと幅とを有し、前記幅および前記深さの少なくとも一方が前記長さに沿って変化する、請求項３９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４２】
前記半径方向に離間した複数の同心溝の各々が、長さと、前記長さに沿った深さと、前記長さに沿った幅とを有し、前記深さの少なくとも１つが前記深さの他の少なくとも１つとは異なり、前記幅の少なくとも１つが前記幅の他の少なくとも１つとは異なる、請求項３９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４３】
前記半径方向に離間した複数の同心溝の各々が、前記円周範囲の外縁部から距離をおいて位置し、前記距離が減少するにつれて前記深さが徐々に増加し、前記距離が減少するにつれて前記幅が徐々に増加する、請求項４２に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４４】
前記半径方向に離間した複数の同心溝の各々が、前記円周範囲の外縁部から距離をおいて位置し、前記距離が減少するにつれて前記深さが徐々に減少し、前記距離が減少するにつれて前記幅が徐々に減少する、請求項４２に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの波形座金が、深さと幅とを持つ少なくとも１つの半径方向に延びる波の谷を有する円周範囲を含み、前記谷の前記深さおよび前記幅の少なくとも一方が半径方向に変化する、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４６】
前記少なくとも１つの波形座金の中央孔からの半径方向距離が増加するにつれて、前記深さおよび前記幅が徐々に増加する、請求項４５に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４７】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの円錐形波形座金を含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの円錐形波形座金が、少なくとも１つの半径方向に延びる長孔を持つ円周範囲を有する、請求項４７に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項４９】
前記少なくとも１つの円錐形波形座金が、少なくとも１つの半径方向に延びる曲がった長孔を持つ円周範囲を有する、請求項４７に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの円錐形波形座金が、湾曲ソケットを形成する中央孔を有し、前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、前記湾曲ソケットに回転可能かつ角形成可能に結合可能な半球形突起を内面に有する、請求項４７に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの半球形波形座金を含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５２】
前記少なくとも１つの半球形波形座金が、少なくとも１つの半径方向に延びる長孔を持つ円周範囲を有する、請求項５１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５３】
前記少なくとも１つの半球形波形座金が、少なくとも１つの半径方向に延びる曲がった長孔を持つ円周範囲を有する、請求項５１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５４】
前記少なくとも１つの半球形波形座金が、湾曲ソケットを形成する中央孔を有し、前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、前記湾曲ソケットに回転可能かつ角形成可能に結合可能な半球形突起を内面に有する、請求項５１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５５】
前記少なくとも１つの波形座金が中央孔を含み、上方に広がる円周範囲部分と下方に広がる円周範囲部分とが前記中央孔から延びる、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５６】
前記部分の少なくとも１つが円錐形である、請求項５５に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５７】
前記部分の少なくとも１つが半球形である、請求項５５に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５８】
前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、解剖学的荷重により変形可能に再形成されて椎体終板に固定可能に係合する要素を外面に含む、請求項１に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項５９】
前記凸状要素がメッシュを含む、請求項５８に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項６０】
前記メッシュが、前記第１の板および第２の板の少なくとも一方から凸状に延びるドーム形の静止形状を有する、請求項５９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項６１】
前記メッシュが、前記第１の板および第２の板の少なくとも一方にレーザ溶接される、請求項５９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項６２】
前記メッシュがチタンを含む、請求項５９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項６３】
メッシュに隣接する骨伝導機能をさらに含む、請求項５９に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項６４】
前記メッシュに隣接する骨伝導機能が、前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に多孔領域を含む、請求項６３に記載の椎間スペーサ装置。
【請求項６５】
対向する内向き支持面を提供し、かつ外向き面を提供するように配置された第１の板および第２の板と、
外向き面に加わる圧縮荷重に対抗するように内向き支持面間に配置された、少なくとも１つの波形座金とを含み、
前記少なくとも１つの波形座金が、湾曲ソケットを形成する中央孔を含み、
前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、前記湾曲ソケットに回転可能かつ角形成可能に結合可能な半球形突起を内向き支持面に含んで、前記板が互いに回転可能かつ角形成可能になるようにする人工椎間板。
【請求項６６】
前記半球形突起が半径方向に撓むことのできる半球形部分を含み、前記湾曲ソケットが内部容積と前記内部容積につながる開口とを有し、前記湾曲ソケットが前記半球形部分を自由に回転かつ角形成するように収容し、前記半球形部分が半径方向に撓むときにのみ前記開口を通り、前記半球形部分が、前記半球形部分に取り付けられると前記半球形部分が前記開口を通るのを防止する撓み防止要素を受けるように構成される、請求項６５に記載の人工椎間板。
【請求項６７】
前記半球形突起が少なくとも１つの半径方向長孔を含み、半径方向内向きの力が加わると、前記半球形突起が半径方向に撓むことができる、請求項６６に記載の人工椎間板。
【請求項６８】
前記半球形突起が、撓み防止要素を配置可能な軸方向孔をさらに含んで、前記半球形突起の前記半径方向の撓みを防止する、請求項６７に記載の人工椎間板。
【請求項６９】
前記撓み防止要素がリベットを含む、請求項６８に記載の人工椎間板。
【請求項７０】
前記少なくとも１つの波形座金が、リング形波形座金、螺旋形波形座金、円錐形波形座金、および半球形波形座金から構成される群から選択される、請求項６５に記載の人工椎間板。
【請求項７１】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの他の波形座金と同心に配置される、請求項７０に記載の人工椎間板。
【請求項７２】
前記同心に配置された複数の波形座金が、半径方向に減少する振幅を有する、請求項７１に記載の人工椎間板。
【請求項７３】
前記螺旋形波形座金が半径方向に減少する振幅を有する、請求項７０に記載の人工椎間板。
【請求項７４】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの半径方向に延びる長孔を含む円周範囲を有する、請求項７０に記載の人工椎間板。
【請求項７５】
前記少なくとも１つの半径方向に延びる長孔が、少なくとも１つの半径方向に延びる曲がった長孔を含む、請求項７４に記載の人工椎間板。
【請求項７６】
前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、前記少なくとも１つの波形座金の端部が配置される円形凹部を内向き支持面に含む、請求項６５に記載の人工椎間板。
【請求項７７】
前記円形凹部を有する前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に固定された保持要素をさらに含み、前記保持要素が、前記少なくとも１つの波形座金の前記端部が前記円形凹部から外れるのを防止する、請求項７６に記載の人工椎間板。
【請求項７８】
前記保持要素がシールドを含む、請求項７７に記載の人工椎間板。
【請求項７９】
前記外向き面の少なくとも一方が、解剖学的荷重により変形可能に再形成されて椎体終板に固定可能に係合する椎体接触要素を含む、請求項６５に記載の人工椎間板。
【請求項８０】
対向する内向き支持面を提供し、かつ外向き面を提供するように配置された第１の板および第２の板と、
前記第１の板および第２の板の少なくとも一方の前記内向き支持面に、波形座金固定要素により回転可能に結合された少なくとも１つの波形座金とを含み、前記板が互いに回転可能になるようにし、かつ前記少なくとも１つの波形座金が、前記外向き面に加わる圧縮荷重に対抗するようにする人工椎間板。
【請求項８１】
前記波形座金固定要素が留め具を含む、請求項８０に記載の人工椎間板。
【請求項８２】
前記波形座金固定要素がフランジ付き留め具を含む、請求項８０に記載の人工椎間板。
【請求項８３】
前記波形座金固定要素が、少なくとも１つの横方向に延びるスポークを有する柱を含む、請求項８２に記載の人工椎間板。
【請求項８４】
前記柱が前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に対して回転可能である、請求項８３に記載の人工椎間板。
【請求項８５】
前記少なくとも１つの横方向に延びるスポークが、複数の横方向に延びるスポークを含み、前記少なくとも１つの波形座金の円周範囲が前記スポークと前記第１の板および第２の板の少なくとも一方との間に維持される状態で、前記少なくとも１つの波形座金が前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に固定される、請求項８３に記載の人工椎間板。
【請求項８６】
各スポークが前記少なくとも１つの波形座金の波に平行に延びる、請求項８５に記載の人工椎間板。
【請求項８７】
前記フランジ付き留め具が柱部とフランジ部とを有し、前記柱部の直径が前記少なくとも１つの波形座金の中央孔の直径よりも小さく、前記柱部の長さが前記中央孔を囲む前記少なくとも１つの波形座金の円周範囲の一部の厚さよりも長く、前記フランジ部の直径が前記中央孔の直径よりも大きく、前記中央孔を囲む前記円周範囲部が前記フランジ部と前記第１の板および第２の板の前記少なくとも一方との間に維持される状態で、前記少なくとも１つの波形座金が前記第１の板および第２の板の前記少なくとも一方に固定されて、前記少なくとも１つの波形座金が前記第１の板および第２の板の前記少なくとも一方に対して回転可能になるようにする、請求項８２に記載の人工椎間板。
【請求項８８】
前記少なくとも１つの波形座金が、リング形波形座金、螺旋形波形座金、円錐形波形座金、半球形波形座金、および複数の波形座金から構成される群から選択される、請求項８０に記載の人工椎間板。
【請求項８９】
前記複数の波形座金が、互いに同心に配置された複数のリング形波形座金を含む、請求項８８に記載の人工椎間板。
【請求項９０】
前記同心に配置された複数のリング形波形座金が、半径方向に減少する振幅を有する、請求項８９に記載の人工椎間板。
【請求項９１】
前記螺旋形波形座金が半径方向に減少する振幅を有する、請求項８８に記載の人工椎間板。
【請求項９２】
前記少なくとも１つの波形座金が、少なくとも１つの半径方向に延びる長孔を含む円周範囲を有する、請求項８８に記載の人工椎間板。
【請求項９３】
前記少なくとも１つの半径方向に延びる長孔が、少なくとも１つの半径方向に延びる曲がった長孔を含む、請求項９２に記載の人工椎間板。
【請求項９４】
前記第１の板および第２の板の少なくとも一方が、前記少なくとも１つの波形座金の端部が配置される円形凹部を内向き支持面に含む、請求項８０に記載の人工椎間板。
【請求項９５】
前記円形凹部を有する前記第１の板および第２の板の少なくとも一方に固定された保持要素をさらに含み、前記保持要素が、前記少なくとも１つの波形座金の前記端部が前記円形凹部から外れるのを防止する、請求項９４に記載の人工椎間板。
【請求項９６】
前記保持要素がシールドを含む、請求項９５に記載の人工椎間板。
【請求項９７】
前記外向き面の少なくとも一方が、解剖学的荷重により変形可能に再形成されて椎体終板に固定可能に係合する椎体接触要素を含む、請求項８０に記載の人工椎間板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、隣接する椎骨間の椎間腔に埋め込むと同時に、安定性、連続した可撓性、および適切な解剖学的運動を提供するための脊椎インプラント・アセンブリに関し、詳細には、波形座金力復元要素を使用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成人の脊柱の骨および結合組織は、前部円板と２つの後部椎間関節とからなる３関節複合体により互いに連続して結合された、２０以上の個々の骨からなり、隣接する骨の前部円板が、椎間板と呼ばれる軟骨スペーサにより緩衝される。これらの２０以上の骨は、頚椎、胸椎、腰椎、または仙骨の４分類のうちの１つの部分として解剖学的に分類される。頭骨の基部までの脊椎上部からなる脊椎の頚椎部は、最初の７個の椎骨を含む。中間の１２個の骨は胸椎であり、５個の腰椎からなる下部脊椎に結合する。脊椎の基部は仙骨である（尾骨を含む）。頚椎を構成する骨は、一般に、胸椎を構成する骨よりも小さく、胸椎を構成する骨は、腰椎部を構成する骨よりも小さい。仙骨は骨盤に横方向に結合する。仙骨部は脊椎と一体の部分であるが、癒合手術の目的で、かつ本開示のために、脊椎という用語は頚椎部、胸椎部、および腰椎部のみを示すものとする。
【０００３】
脊柱は、互いに結合した２０以上の骨を含み、無数の末梢神経および循環体を近接して有する神経系の危険な要素を収容し保護するという点で、非常に複雑である。このように複雑であるにもかかわらず、脊椎は、ほぼすべての方向への高度の湾曲およびねじりが可能な非常に柔軟な構造である。
【０００４】
遺伝性または発達性の不整、外傷、慢性のストレス、腫瘍、変性性の摩耗は、外科的介入が必要な脊椎病理の原因の一部である。当業界では、人工アセンブリを脊柱内または脊柱上に埋め込むことにより、隣接する骨の固定および／または癒合を達成する種々のシステムが開示されている。固定すべき背中の部位と解剖学的構造の個々の変化とにより、適切な外科的プロトコルおよび埋込みアセンブリが決まる。椎間板の障害に関し、椎間癒合ケージにかなりの関心が集まっている。これは、椎間癒合ケージを腹腔鏡により脊椎の前部に埋め込むことができるため、手術室での時間、患者の回復時間、および乱切を減らすことができるからである。
【０００５】
図７および８はそれぞれ、椎間体ケージの側部斜視図および後部埋込み脊柱の前部斜視図を示し、従来技術のこれらの装置について、本明細書中でさらに完全に説明する。一般に、これらのケージ１０は、外面ねじ山１４を有する管状金属体１２を含む。ケージ１０は、脊椎１６の軸を横切って、隣接する椎体の結合部に事前成形された円筒形の孔に挿入される（図８では、対のケージ１０が第５腰椎（Ｌ５）と仙骨（Ｓ１）の上部との間に挿入される）。一般に、２つのケージ１０は、外面ねじ山１４が上の椎骨（Ｌ５）の下面と下の椎骨（Ｓ１）の上面とに打ち込まれた状態で、並んで挿入される。ケージ１０は、隣接する骨が通って成長する孔１８を含む。さらなる材料、たとえば、自家骨移植材料をケージ１０の中空内部２０に挿入して、ケージ内への骨の成長を促し、または加速させる。エンドキャップ（図示せず）をしばしば使用して、骨移植材料をケージ１０内に保持する。
【０００６】
これらの従来技術のケージは、癒合を促進し、かつ適切な円板高さに大きく近付けることについて、医学的に成功している。しかし、隣接する骨の癒合は、疾患を治療するのではなく、骨の安定ブリッジの下にある病理を単に隠すものであるため、根本的な病理の解決法として不完全であることに注目することが重要である。この骨癒合は、脊柱全体の柔軟性を制限し、患者の正常な運動に人工的な制約を加える。この制約により、癒合された関節が通常支持するさらなる運動応力が近くの椎間関節および椎間板に伝わると、患者の脊椎に付随する損傷が生じる。したがって、癒合を促進するのではなく、自然な円板軟骨の生体力学的動作にほぼ完全に似せることにより、連続した正常な運動および応力分布を可能にするインプラント・アセンブリを提供することは、当業界におけるかなりの進歩である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、椎間腔にわたる骨癒合を促進することなく脊椎を安定させる椎間スペーサを提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、脊椎を安定させつつ正常な運動を可能にするインプラント装置を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、患者の脊椎に加わる生体力学的応力の異常分布を促進することのない、椎間腔内への埋込みのための装置を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、初期の埋込み時およびその後に優れた把持および保持強度を持つ、（円板を間に埋め込む椎骨に人工円板の板を取り付けるための）板取付装置を有する人工円板を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、椎体間への人工円板の挿入時に撓む、人工円板取付装置を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、椎体の凹面に一致する人工円板取付装置を提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、人工円板を埋め込むことのできる角度を制限しない、人工円板取付装置を提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、引張荷重を支持する人工円板を提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、椎間腔内の中心に位置する運動の中心を提供する、人工円板を提供することである。
【００１６】
明記されていない本発明の他の目的は、以下で開示される好ましい実施形態の説明と共に説明され、より明確に理解されよう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の目的は、各々外面を持つ一対の支持部材（たとえば離間した板）を含む、人工椎間板または椎間スペーサ装置である本発明により達成される。人工円板は隣接する椎体の対向面間に配置されるので、板は、外面が逆向きの状態でほぼ平行に平面整合して（または、適宜の前彎角形成にしたがって、互いにわずかにずれて）配置される。板は、互いに回転せず、脊椎部の自然な運動に似た方法で脊椎部が互いに軸方向に圧縮して曲がることができるように、椎体に嵌合する。この自然な運動は、固定された板の間に配置されたばねの動作により可能になり、椎骨への板の固定は、たとえば各板の外面に取り付けられた凸状メッシュを含む椎体接触要素を使用することにより達成される。各凸状メッシュの周囲は、レーザ溶接により各板の外面に固定される。メッシュは、初期の撓みのない構造でドーム形であるが、椎体間への人工円板の挿入時に必要に応じて撓み、人工円板が椎体間に取り付けられると、メッシュが解剖学的荷重により必要に応じて変形して、椎骨終板の凹面に合わせて再形成される。したがって、ワイヤ・メッシュは、解剖学的荷重により変形可能に再形成することができ、凹面に一致するように撓んで椎体終板に固定可能に係合する。あるいは、ワイヤ・メッシュは凸状に形成されて、周囲が板に固定されるので、ワイヤ・メッシュは板から偏倚して離れ、かつ（たとえば椎間腔の解剖学的荷重として存在する荷重等の、偏倚を克服する荷重により）板に向かって移動可能であり、椎間腔に配置されると椎体終板に固定可能に係合する。これにより、メッシュを有する板は、他の人工円板製品と比べて、初期の埋込み時にかなり優れた把持および保持強度を持つようになる。凸状メッシュは、さらに、最終的に骨が通って成長する骨伝導面を提供する。好ましくは、メッシュはチタンから構成されるが、他の金属および／または非金属から形成することもできる。メッシュがドーム形であるため、人工円板を埋め込むことのできる角度が制限されない。可撓性のドームは、本明細書中で、好ましくはワイヤ・メッシュとして記載されるが、非金属および／または他の金属から構成される可撓性要素を含む、他のメッシュ要素または固体の可撓性要素を使用することもできる。さらに、可撓性、撓み性および／または変形性を可撓性材料により提供する必要はなく、さらに、または、あるいは、機械的に、もしくは他の手段により提供することができる。
【００１８】
椎骨への板の固定を強化するために、各板は、少なくとも横方向の多孔リング（たとえば、噴霧した付着層、接着剤で貼付したビード金属層、または当業界で公知の他の適宜の多孔被覆とすることができる）をさらに含む。この多孔リングにより、椎骨が板内に長期間にわたって内植することが可能になるため、椎間腔内に補綴具を永久に固定することができる。多孔層はドーム形メッシュの真下にも延びることができるが、椎体に直接取り付けられる板の外面の横縁部に貼付されることの方が重要である。
【００１９】
板間に配置されたばねは、圧縮荷重が板に加わると、強い復元力を提供し、２枚の板を互いに回転かつ角形成させることができる。種々の実施形態が考慮されるが、好ましいばねは、復元力提供要素として使用される波形座金を含む。一般に、波形座金は最も強いばね構成であり、活動的な成人のかなりの周期的な荷重に耐えなければならない椎間スペーサ要素で使用される、力復元提供サブアセンブリとしての使用に非常に適している。板に加わる圧縮荷重により、波形座金が対応して圧縮し、これにより復元力が板に加わる。波形座金は荷重により適宜に撓み、荷重除去時に撓みのない形状にはね返る。
【００２０】
特に、装置全体を自然な円板の機械的可撓性に似せるために、ばねが、（１）圧縮荷重が板に加わるときに、対向する板に対して外側を向く復元力、（２）平行面に対する板の横方向の曲げおよび屈曲ならびに伸長曲げを可能にする復元力、（３）この曲げのときに、板を互いに横方向に並進させることができない復元力、および（４）対向する板の互いに対する回転をほぼ妨げることのない復元力とを提供することが望ましい。本明細書中で開示された波形座金はこのような機能を提供する。
【００２１】
本発明の波形座金は、中央孔を囲む円周範囲を有する。円周範囲は同心に波形であり、中央孔の周りの同心路に沿ってうねって半径方向に延びる谷と山とを形成しつつ、好ましくは一定の半径を維持するようになっている。すなわち、従来の波形座金に類似した、本発明の最も基本的な波形座金の実施形態に関して、波形座金は、座金により通常画定される面に一定の曲率半径を維持しつつ、円周範囲が波状の曲線で上下することを除いて、平坦な円形リングを含む円周範囲を有する単純な円形座金である。標準の（波形でない）座金はｘ−ｙ面に限定される円周範囲を有するが、波形座金はｘ−ｙ面に延びるがｚ軸でうねる円周範囲を有する。ここでは、波形座金の上下部が、波形の最下点および最上点によりそれぞれ画定される面として定義される。一部の実施形態では、円周範囲が連続している（すなわち、長孔がない）。別の実施形態では、円周範囲が、少なくとも１つの半径方向に延びる長孔を有する。さらに別の実施形態では、円周範囲が、少なくとも１つの半径方向に延びる螺旋形の長孔を有する。寸法の変更は、波形座金の膨張および収縮時の動作に影響するので、円周範囲の厚さ、波の頻度、振幅、および構成、ならびに／または長孔の数および構成を変更して、所望の適用に対応させることができる。
【００２２】
波形座金の復元力は材料の弾性特性に比例する。圧縮荷重が波形座金に加わると、力が山に対して下方へ向けられ谷に対して上方へ向けられる。これらの力の重要な部分は、波形座金を半径方向に膨張させる向きに直接応力を加える円周応力に直ちに変換される。この円周応力は、波形座金の材料強度により相殺される。材料のひずみにより座金の高さに撓みが生じ、わずかな半径方向の膨張が生じる。長孔付きの実施形態の長孔により、山に対して下方へ加わり谷に対して上方へ加わる圧縮荷重が、長孔を閉鎖するように波形座金を撓ませることが可能になる。したがって、長孔付き座金と連続座金との違いは、連続座金が、（撓み率に対する非常に高い応力で）主に半径方向に撓むことにより圧縮荷重に反応するのに対して、長孔付き座金は、主に円周方向に撓んで長孔を閉鎖する（撓み率に対するはるかに少ない応力の特徴である）ことである。すなわち、波形座金は、半径方向または円周方向に圧縮するように撓むことにより圧縮荷重に反応する。少なくとも１つの長孔が座金に形成されると、この座金は連続座金よりもはるかに弾性的に膨張し収縮する。限定されないが、均一な幅の半径を持たない円周範囲を有する波形座金を含む、図示したもの以外の波形座金が、本発明により考慮されることを理解すべきである。
【００２３】
前記したように、本発明の最も基本的な波形座金は、３６０度の（または、波形座金が円周範囲を完全に通過する半径方向の長孔を含む場合はこれよりも小さい）円周を画定する円周範囲を有する。本発明の別の波形座金の実施形態は、リング形ではなく螺旋形であり、３６０度超、好ましくは７２０度超、または患者の特定の解剖学的必要に応じてそれ以上の円周を画定する円周範囲を有する。ｚ軸の波形座金の波形は、アーチが整合または非整合であるようになっている。本発明のさらに別の波形座金の実施形態では、螺旋形波形座金を使用する代わりに、複数の同心リング形波形座金を互いに組み合わせて使用して、同様の機能効果を達成する。
【００２４】
本発明のさらに別の波形座金の実施形態も螺旋形であるが、半径方向に減少する波形の振幅を有する。これにより波形座金は、より厚い中央部とより平坦な縁部とを有する螺旋銀河の横向き外観を取る。この場合、復元力は座金の螺旋の数と係合する螺旋の数とによって変化する（座金の撓みが大きくなるにつれて、より半径方向に遠位の螺旋が係合する）。すなわち、対の板により圧縮荷重が螺旋形波形座金の上下に加わると、力が最初に螺旋の中心で波の山に対して向けられ、次に螺旋の外部の山に対して次第に向けられる。本発明のさらなる波形座金の実施形態では、半径方向に減少する波形振幅を持つ螺旋形波形座金を使用する代わりに、複数の同心リング形波形座金を互いに組み合わせて使用することができる。これらの同心リング形波形座金は、波形振幅の小さいものほど、まとまった座金の中心から半径方向に離れるように配置されて、同様の機能効果を達成する。これらのタイプの実施形態のどちらでも、座金の中心からの半径方向距離に伴って、波形座金が減少するのではなく増加するように、または波形振幅の大きさが、任意に、もしくは他のパターンによって変化するように波形座金を形成することができることを理解すべきである。
【００２５】
さらなる波形座金の実施形態に関し、円周範囲の構成を他の方法で変化させることにより、波形座金により提供される圧縮荷重支持および復元力の大きさが修正される。より明確かつ簡潔にするために、本明細書中に記載する他の円周範囲構成は、リング形（螺旋形ではない）の、先に要約した波形座金の実施形態（これらの要約した実施形態は図示されている）よりも厚い円周範囲を有する波形座金に関して図示される。しかし、本明細書中に記載されるさらなる円周範囲の変化は、本発明の範囲を逸脱することなく、個々にまたは種々の組合せで、螺旋形構成、同心構成、および／または半径方向に変化する波形振幅構成に適用することができることを理解すべきである。
【００２６】
たとえば、種々の円周範囲が本明細書中で図示され記載される。一部の実施形態では、円周範囲はほぼ平面である（たとえば、範囲が平面で延び、すべての波が平面に垂直にうねる）。別の実施形態では、円周範囲はほぼ円錐形（たとえば、範囲が中央孔と同心の円錐面を画定するように延び、波が面上の各位置で面に垂直にうねる）であり、かつ半径方向にまっすぐであって、波形座金の高さが円周範囲の半径方向の幅に直線的に関連するようになっている。さらに別の実施形態では、円周範囲がほぼ半球形（たとえば、範囲が中央孔と同心の半球面を画定するように延び、波が面上の各位置で面に垂直にうねる）であり、かつ半径方向に曲がって、波形座金の高さが円周範囲の半径方向の幅に直線的に関連しないようになっている（むしろ、波形座金は、たとえば放物線状とすることができる）。さらに別の実施形態では、円周範囲は中央孔から半径方向下方に広がる。さらに別の実施形態では、円周範囲が二重になって、下部が中央孔から半径方向下方に広がり、上部が中央孔から半径方向上方に広がる。ほぼ平面の構成からほぼ円錐形またはほぼ半球形の構成に円周範囲を変化させることにより、座金の静止高さが高くなり、座金の半径方向の膨張可能性が増加すると共に、座金の構造的な完全性が高められる。寸法の変更は、波形座金の膨張および収縮時の動作に影響するので、円周範囲の形状および方向を変化させて所望の適用に対応させることができる。
【００２７】
また、たとえば、波形座金の膨張および収縮時の動作に影響する、さらなる円周範囲の構成が可能であり、これについて本明細書中で図示し説明する。一部の実施形態では、すべての波形座金の実施形態に共通な同心のうねりに加えて、円周範囲は、波形座金の膨張および／または収縮時の動作を変化させる少なくとも１つの同心特性または半径方向特性を有する。すなわち、一部の実施形態では、円周範囲が同心に波形であるだけでなく、半径方向にも波形になっている。他の実施形態では、円周範囲が半径方向に薄くなっている（中央孔近くの範囲の部分が、座金の外縁部近くの範囲の部分よりも厚い）。さらに別の実施形態では、円周範囲が半径方向に厚くなっている（中央孔近くの範囲の部分が、座金の外縁部近くの範囲の部分よりも薄い）。さらに別の実施形態では、円周範囲が同心に溝付けされ、中央孔からの相対半径方向距離にかかわらず互いに同様の寸法に作られた溝、または中央孔からの相対半径方向距離に応じて寸法が異なる溝を有する。構成に応じたこれらの変化により、円周範囲のある部分（たとえば、溝付き部分、より薄い部分、または波形のより多い部分）が他の部分（たとえば、溝のない部分、より厚い部分、または波形のより少ない部分）よりも容易に膨張する。
【００２８】
本発明の波形座金の波に関し、各波の深さおよび幅の一方または両方が、（１）座金の外縁部から中央孔へ向かって波の長さに沿って減少する、（２）座金の外縁部から中央孔へ向かって波の長さに沿って増加する、（３）座金の外縁部から中央孔へ向かって波の長さに沿って均一である、または（４）座金の外縁部から中央孔へ向かって各波の長さに沿って、任意に、もしくはパターンによって変化することに注目すべきである。さらに、各波が１つまたは複数の他の波と同様に形成されるのではなく、１つまたは複数の波が前記の方法のいずれかで形成され、１つまたは複数の他の波が前記の方法の別の１つまたは他の方法で形成される場合がある。本発明の範囲を逸脱することなく、どの波パターンを実施してもよいことは明らかである。波パターンを不均一にすることにより、円周範囲のある部分が他の部分よりも容易に撓むようになり、したがって、波形座金の膨張および収縮時の動作を修正かつ／または制御することができる。
【００２９】
板間に波形座金を配置するために（臨床上の適用にどの波形座金の実施形態を選択する場合でも）、各波形座金の実施形態は、この目的に適した少なくとも１つの特徴を有し、人工椎間板の板は、この目的に適した協働する特徴を含む。波形座金の特徴に関し、各波形座金の実施形態は、前記したように、中央孔と、膨張かつ収縮する少なくとも１つの端部とを有する。一部の波形座金の実施形態の中央孔は、波形座金の小幅端部に、後述する板上のボール形突起と結合する湾曲ソケットを形成する。
【００３０】
板の構造および結合の特徴に関し、３枚の板の実施形態が本明細書中で図示され説明されるが、他の適宜の板の実施形態を本発明で使用することもできる。３枚の板の実施形態の各々が、前記した凸状メッシュを外向き面に有するが、本発明の範囲を逸脱することなく、他の椎体取付装置および機構を使用することができる。３枚の板の実施形態の各々が、他の２枚の板の実施形態とは異なる内向き面を有する。第１の板の実施形態は、ほぼ円錐形またはほぼ半球形の円周範囲を有する波形座金の小幅端部を回転可能に固定する留め具（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、またはリベット、本明細書中では例としてリベットを使用する）を受け、かつ／または、ほぼ平面の円周範囲を有する波形座金を固定するフランジ付き（かつ好ましくは回転可能な）留め具（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、リベット、またはスポーク付き柱、本明細書中では例として回転可能なスポーク付き柱を使用する）を受ける平坦な内向き面を有する。第２の板の実施形態は、波形座金の端部を回転可能に収容し、波形座金が圧縮されると端部を無制限に膨張させることのできる円形凹部を内向き面に有する。第３の板の実施形態は、波形座金の小幅端部を回転可能かつ角形成可能に保持する半球形（たとえば、ボール形）突起を内向き面に有し、この小幅端部は後述する湾曲ソケットを含む。
【００３１】
半球形突起は、撓み防止要素（たとえば、リベット、プラグ、だぼ、またはねじ、本明細書中では例としてリベットを使用する）を受ける軸方向孔を有する。リベットの挿入前には、ボール形突起が半径方向内側に撓むことができる（ボール形突起が収縮する）。リベットを挿入すると、この撓みの能力がなくなる。ボール形突起の半径とほぼ等しいほぼ一定の曲率半径を有する湾曲ソケットは、ボール形突起が湾曲ソケット内に配置されると、ボール形突起を自由に回転かつ角形成するように収容するが、ボール形突起の撓みのない状態では、ボール形突起は湾曲ソケットにつながる開口を通ることができない。したがって、リベットの挿入前に、ボール形突起の撓み性により、ボール形突起を湾曲ソケット内に挿入することができる。その後、リベットをボール形突起の軸方向孔に導入することにより、ボール形突起の撓みを防止し、ボール形突起のソケットからの抜けを防止する。これにより、ボール形突起は湾曲ソケット内に固定されて、角度範囲を通してソケット内で回転かつ角形成するので、正常な人の脊椎の回転および角形成の部分に等しい対応する角度範囲を通して（正常な円板回転および角形成に似せて）、板が互いに回転かつ角形成することができる。
【００３２】
３枚の板の実施形態、種々の波形座金の実施形態、およびこれらを結合する複数の方法により、種々の人工円板の実施形態を組み立てることができる。本明細書中で多くの例が記載されているが、本発明により考慮され包含される多くの順列については本明細書中では特に明確にしない。しかし、これらの順列は前記した発明を理解することにより容易に明確にすることができる。たとえば、波形座金を対向する板の円形凹部間に配置することができる。また、たとえば、湾曲ソケットを有するすべての波形座金は、板上のボール形突起に結合される湾曲ソケットを有することができる。また、たとえば、単純な孔（すなわち、湾曲ソケットのない）を有するすべての波形座金は、留め具（たとえば、回転可能なスポーク付き柱またはねじまたはリベット）を使用して板の平坦な内向き面に結合する単純な孔を有することができる。また、たとえば、幅広端部を有する各波形座金（たとえば、ほぼ円錐形またはほぼ半球形の円周範囲を有する波形座金）を、幅広端部を板の円形凹部内に位置させて配置することができ、保持要素（たとえばシールド）を円形凹部内に配置した後に波形座金上に固定して、引張荷重が板に加わるときに波形座金が凹部から抜けるのを防止することができる。
【００３３】
各アセンブリは、正常な人の椎間板の軸方向の生体力学的動作に似せた、軸方向の圧縮荷重に対するばね様動作と、長いサイクル寿命とを享受する。波形座金は、圧縮力により半径方向かつ／または円周方向に膨張し、荷重除去時に撓みのない形状にはね返る。波形座金が圧縮し減圧されると、第２の板の実施形態の円形凹部の壁が、波形座金の端部を板の内向き面の所定の境界内に維持する。あるアセンブリは、外向き面の引張荷重に耐える。これは、（ほぼ円錐形またはほぼ半球形の範囲を有する実施形態では）シールドが幅広端部を円形凹部内に保持するため、（ボール形突起を使用する実施形態では）軸方向孔内のリベットがボール形突起の撓みを防止して、ボール形突起が湾曲ソケットから抜けるのを防止するため、（波形座金の小幅端部がリベットまたは回転可能なスポーク付き柱により固定される実施形態では）リベットのフランジ部（または柱のスポーク）により、波形座金が円形凹部から抜けるのが防止されるためである。したがって、このような実施形態では、板が椎骨に固定されると、通常受ける引張荷重が脊椎に加わっても、健康な自然の椎間板の引張支持の完全性と同様に、アセンブリが離れることがない。
【００３４】
玉継手を有するアセンブリは、椎間腔内の中央に位置する運動の中心を提供する。これは、ボール形突起が回転可能かつ角形成可能に湾曲ソケットに結合されることにより、板が互いに回転可能かつ角形成可能になるからである。運動の中心はボール形突起内にとどまるため、健康な自然の椎間板の運動の中心と同様に、椎体間で中央に位置したままとどまる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下で、埋込みの特定の実施形態および方法を示す添付図面を参照しながら、本発明について完全に説明するが、当業者は本明細書中に記載された発明を修正して本発明の機能および効果を達成することができることを初めに理解されたい。したがって、以下の説明は、本発明の広い範囲に含まれる特定の構造、態様、および特徴を例示するものであり、このような広い範囲を限定するものではないことを理解されたい。全体を通して、同一の符号は同一の要素の同様の特徴を示す。
【００３６】
図１．１〜１．７は、本発明の人工円板で使用される本発明の板の種々の実施形態の底面図（図１．１、１．３、１．５）、側部破断図（断面領域およびその後ろに見える面が示される）（図１．２、１．４、１．６）、および上面図（図１．７）である。すなわち、図１．１および１．２は、板の第１の実施形態１００ａの底面図および側部破断図である。図１．３および図１．４は、板の第２の実施形態１００ｂの底面図および側部破断図である。図１．５および図１．６は、板の第３の実施形態１００ｃの底面図および側部破断図である。図１．７は、板１００ａ〜ｃの上面図（すべて本図と同様に見える）である。さらに詳細に後述するように、本発明の人工円板の特定の実施形態で使用される波形座金のタイプに応じて、これらの３つの実施形態から（本発明で使用される波形座金のタイプと協働するように）選択された２枚の板が、実施形態の対向面として使用される。人工円板の一部の実施形態は、同一の板の実施形態の２枚の板を使用する。
【００３７】
各板１００ａ〜ｃは外面１０８ａ〜ｃを有する。本発明の人工円板は隣接する椎体の対向面間に配置されるので、人工円板で使用される２枚の板は、外面が逆向きになるように配置される（後述する図５．１〜５．６に最もよく見られる）。２枚の板は、互いに回転せず、脊椎部の自然な運動に似た方法で脊椎部が互いに軸方向に圧縮して曲がることができるように、椎体に嵌合する。この運動は、固定された板間に配置された波形座金（後述する）の動作により可能になる。椎体への板の嵌合、および板への波形座金の取付けについては後述する。
【００３８】
特に、各板１００ａ〜ｃは、嵌合する椎体の終板の全体形状と一致する全体形状を持つ平板（好ましくは、チタン等の金属から作られる）である。さらに、各板１００ａ〜ｃは、板１００ａ〜ｃの外面１０８ａ〜ｃに取り付けられて椎体接触面を提供する、椎体接触要素（たとえば、凸状メッシュ１０６ａ〜ｃ）（好ましくは楕円形）を含む。メッシュ１０６ａ〜ｃの周囲は、レーザ溶接により板１００ａ〜ｃの外面１０８ａ〜ｃに固定される。メッシュは、初期の撓みのない構造でドーム形であるが、椎体間への人工円板の挿入時に必要に応じて撓み、人工円板が椎体間に取り付けられると、メッシュが解剖学的荷重により必要に応じて変形して、椎骨終板の凹面に合わせて再形成される。これにより、メッシュを有する板は、他の人工円板製品と比べて、初期の埋込み時にかなり優れた把持および保持強度を持つようになる。メッシュは、さらに、最終的に骨が通って成長する骨伝導面を提供する。好ましくは、メッシュはチタンから構成されるが、本発明の範囲を逸脱することなく、他の金属および／または非金属から形成することもできる。
【００３９】
各板１００ａ〜ｃは、骨伝導性の少なくとも横方向リング１１０ａ〜ｃをさらに含み、この横方向リング１１０ａ〜ｃは、たとえば、噴霧された付着層、接着剤で貼付したビード状金属層、または他の適宜の多孔被覆とすることができる。この多孔リングにより、椎骨が板内に長期間にわたって内植することが可能になるため、椎間腔内に補綴具を永久に固定することができる。多孔層１１０ａ〜ｃはドーム形メッシュ１０６ａ〜ｃの真下にも延びることができるが、椎体に直接取り付けられる板１００ａ〜ｃの外面１０８ａ〜ｃの横縁部に貼付されることの方が重要であることを理解されたい。
【００４０】
本明細書中に記載された凸状メッシュ取付装置および方法を、本明細書中に記載または言及した人工円板だけでなく、限定されないが当業界で現在公知のものを含む、他の人工円板と共に使用することもできることを理解すべきである。したがって、本明細書中に記載または言及した人工円板と共に使用されるメッシュ取付装置および方法についての説明は、メッシュ取付け装置の適用および／または有用性を限定するものと解釈すべきではない。
【００４１】
２枚の板の間に波形座金を配置することに関し、各板１００ａ〜ｃは波形座金を板に取り付けるための特徴を含み、この種々の取付方法について説明する。すなわち、第１の板の実施形態１００ａは、波形座金の小幅端部を回転可能に固定する留め具（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、またはリベット、本明細書中では例としてリベット１１４ａを使用する）（図５．４に示す）を受ける平坦面１０２ａを有する内向き面１０４ａを含む。
【００４２】
第２の板の実施形態１００ｂは、波形座金の端部を回転可能に収容し、波形座金が圧縮されると端部を無制限に膨張させることのできる円形凹部１０２ｂを有する内向き面１０４ｂを含み、内向き面１０４ｂは、保持要素（たとえばシールド１１８ｂ）（シールドの目的および取付けについては後述し、図５．４〜５．６に示す）を固定する留め具（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、またはリベット、本明細書中では例としてリベット１１６ｂを使用する）（図５．４〜５．６に示す）を受ける。
【００４３】
第３の板の実施形態１００ｃは、内向きの半球形（たとえば、ボール形）突起１０２ｃを有する内向き面１０４ｃを含む。ボール形突起１０２ｃは、半径方向圧力（または加わる圧力の半径方向成分）に対応してボール形突起１０２ｃを半径方向に圧縮可能かつ膨張可能にする一連の長孔１２０ｃを含む。ボール形突起１０２ｃは、撓み防止要素（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、またはリベット、本明細書中では例としてリベット１２４ｃを使用する）を受ける軸方向孔１２２ｃをさらに含む（図５．５）。（ねじを使用する場合、ねじを受けるように軸方向孔にねじ切りすることができる。）長孔１２０ｃが半径方向圧力により狭くなるので、リベット１２４ｃの挿入前には、ボール形突起１０２ｃが半径方向内側に撓むことができる。リベット１２４ｃを挿入すると、この撓みの能力がなくなる。したがって、リベット１２４ｃを受ける前にボール形突起１０２ｃを圧縮して、波形座金の湾曲ソケット内に取り付けることができ、ボール形突起１０２ｃが湾曲ソケット内に取り付けられると、リベット１２４ｃが軸方向孔１２２ｃに挿入されて、ボール形突起１０２ｃが湾曲ソケット内に確実に保持されたままとなる。対向する板に孔が設けられて、必要があれば装置内部に容易に接近できるようになっている。
【００４４】
湾曲ソケットは、嵌合するボール形突起の半径とほぼ等しいほぼ一定の曲率半径を有し、ボール形突起が湾曲ソケット内に固定されると、ボール形突起が角度範囲を通して湾曲ソケットに対して自由に回転かつ角形成するので、正常な人の脊椎の回転および角形成の部分に等しい対応する角度範囲を通して（正常な円板回転および角形成に似せて）、対向する板が互いに自由に回転かつ角形成することができる。ボール形突起、ボール形突起を半径方向に圧縮させる機構、およびボール形突起の半径方向圧縮を防止する機構は図示したものに限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく変化させ、変更することができることを理解すべきである。
【００４５】
図６．１は、本発明の波形座金力復元要素の実施形態の斜視図である。波形座金６１０は、円周範囲を完全に通って延びる半径方向長孔６１２を有する波形のリング形円周範囲６１５（好ましくは、チタン合金またはステンレス鋼から形成される）を含む。円周範囲６１５は、一定の半径を維持しながら、周期的な山６１３および谷６１１を生成する波形（範囲の正弦波形の上昇および下降）を有する。
【００４６】
波形座金６１０には半径方向の切れ目または長孔６１２がなく、連続している。波形座金（連続していても長孔付きでも）の復元力は材料の弾性特性に比例し、圧縮荷重が山６１３に対して下方へ加わり谷６１１に対して上方へ加わると、これらの弾性特性は逆向きになる。連続した波形座金の場合、荷重は、波形座金を半径方向に膨張させる向きに直接応力を加える円周応力に変換される。半径方向に長孔の付いた座金６１０の場合、半径方向長孔６１２により、座金に加わる圧縮荷重（山６１３に対して下方へ加わり谷６１１に対して上方へ加わる）が、円周応力を増加させることなく座金を半径方向に膨張させることができる。長孔付き波形座金６１０がこのような膨張に対して半径方向に拘束されると、長孔６１２は閉鎖することができる。したがって、波形座金は半径方向に膨張することなく下方に撓むことができる。すなわち、図６．１の半径方向長孔付き波形座金６１０と連続波形座金との違いは、連続波形座金が、（撓み率に対する非常に高い応力で）半径方向に撓むことにより圧縮荷重に反応するのに対して、半径方向長孔付き座金６１０は、半径方向に拘束されると、円周方向に撓んで長孔６１２を閉鎖する（撓み率に対するはるかに少ない応力の特徴である）ことである。
【００４７】
図６．２は、本発明の波形座金力復元要素の別の実施形態の斜視図である。波形座金６２０は、螺旋状に巻かれた材料（前記したように、適宜のチタン合金またはステンレス鋼が好ましい）の帯から形成された円周範囲６２５を含む。前記したリング形波形座金６１０と同様に、螺旋状に巻かれた波形座金６２０は、螺旋の周りに連続して延びる一連の交互の波形の山６２３および谷６２１を含む。図６．２の螺旋形波形座金６２０は、一連の山６２３および谷６２１が半径方向に整合する状態を示す。あるいは、山および谷を非整合としてもよいことが理解できよう。
【００４８】
図６．３は、本発明の波形座金力復元要素のさらに別の実施形態の斜視図である。複数の波形座金６３０ａ〜ｃは各々、前記した波形座金６１０と同様にリング形であるが連続した（すなわち、半径方向長孔のない）円周範囲６３５ａ〜ｃを含む。波形座金６３０ａ〜ｃは、同心になるように互いに配置され、最小の半径を有する波形座金６３０ａが次に大きい半径を有する波形座金６３０ｂにより囲まれ、波形座金６３０ｂはさらに大きい半径を有する波形座金６３０ｃにより囲まれる。したがって、複数の波形座金６３０ａ〜ｃは、前記した螺旋状に巻かれた波形座金６２０と同様の機能を果たす。本発明の範囲を逸脱することなく、さらに多数または少数の同心波形座金を同様に配置することができることを理解すべきである。さらに、波形座金６３０ａ〜ｃの山６３３ａ〜ｃおよび谷６３１ａ〜ｃは半径方向に整合しているが、山および谷は、一部の実施形態では半径方向に非整合であってもよいことを理解されたい。
【００４９】
図６．４は、本発明の波形座金力復元要素のさらに別の実施形態の斜視図である。波形座金６４０は、前記した波形座金６２０と同様に螺旋状に巻かれているが山６４３および谷６４１の振幅が半径方向に減少する円周範囲６４５を含む。この構造により、自然な円板の荷重撓み動作にさらに厳密に似せた、非直線の荷重撓みプロファイルが可能になる。図６．４の螺旋形波形座金６４０は、一連の山６４３および谷６４１が半径方向に非整合である状態を示す。あるいは、山および谷は半径方向に整合していてもよいことを理解されたい。
【００５０】
図６．５は、本発明の波形座金力復元要素のさらに別の実施形態の斜視図である。複数の波形座金６５０ａ〜ｃは、各々がリング形の連続した円周範囲６５５ａ〜ｃを含み、同心になるように互いに配置され、最小の半径を有する波形座金６５０ａが次に大きい半径を有する波形座金６５０ｂにより囲まれ、波形座金６５０ｂはさらに大きい半径を有する波形座金６５０ｃにより囲まれるという点で、前記した複数の波形座金６３０ａ〜ｃと同様に形成されて配置される。しかし、本実施形態では、内側波形座金６５０ａの山６５３ａおよび谷６５１ａの振幅が、中間波形座金６５０ｂの山６５３ｂおよび谷６５１ｂの振幅よりも小さく、中間波形座金６５０ｂの振幅が、外側波形座金６５０ｃの山６５３ｃおよび谷６５１ｃの振幅よりも小さい。すなわち、波形座金６５０ａ〜ｃの群の山および谷の振幅は、内側座金からの座金の半径方向距離が増加するにつれて減少する。したがって、複数の波形座金６５０ａ〜ｃは、前記した螺旋状に巻かれた波形座金６４０と同様の機能を果たす。本発明の範囲を逸脱することなく、さらに多数または少数の同心波形座金を同様に配置することができることを理解すべきである。さらに、波形座金６５０ａ〜ｃの山６５３ａ〜ｃおよび谷６５１ａ〜ｃは半径方向に整合しているが、山および谷は、一部の実施形態では半径方向に非整合であってもよいことを理解されたい。
【００５１】
さらなる波形座金の実施形態に関し、円周範囲の構成を他の方法で変化させることにより、波形座金により提供される圧縮荷重支持および復元力の大きさが修正される。より明確かつ簡潔にするために、後述する他の円周範囲構成は、リング形（螺旋形ではない）の、先に要約した波形座金の実施形態（これらの要約した実施形態は図示されている）よりも厚い円周範囲を有する波形座金に関して図示される。しかし、本明細書中に記載されるさらなる円周範囲の変化は、本発明の範囲を逸脱することなく、個々にまたは種々の組合せで、螺旋形構成、同心構成、および／または半径方向に減少する波形振幅構成に適用することができることを理解すべきである。
【００５２】
図２．１〜２．６は、本発明の人工円板で使用される本発明の波形座金の種々のさらなる実施形態の上面図であり、本発明により考慮される波形座金構成および中央孔構成の単なるサブセットである種々のさらなる波形座金構成および中央孔構成を示す。すなわち、各波形座金（たとえば、２００ａ〜ｕ）は、中央孔（たとえば、２０６ａ〜ｕ）を囲む円周範囲（たとえば、２０２ａ〜ｕ）を有する。円周範囲は同心に波形であり、中央孔の周りの同心路に沿ってうねって半径方向に延びる谷（たとえば、２０８ａ〜ｇ）と山（たとえば、２１０ａ〜ｇ）とを形成しつつ（後述する図３．８〜３．１４の例で最もよく示す）、好ましくは一定の半径を維持するようになっている。一部の実施形態（たとえば、２００ａ〜ｇ）では、円周範囲（たとえば、２０２ａ〜ｇ）が連続している（すなわち、長孔がない）。別の実施形態（たとえば、２００ｈ〜ｎ）では、円周範囲（たとえば、２０２ｈ〜ｎ）が、半径方向に延びる長孔（たとえば、２１２ｈ〜ｎ）を有する。さらに別の実施形態（たとえば、２００ｏ〜ｕ）では、円周範囲（たとえば、２０２ｏ〜ｕ）が、半径方向に延びる螺旋形の長孔（たとえば、２１２ｏ〜ｕ）を有する。寸法の変更は、波形座金の膨張および収縮時の動作に影響するので、波の頻度、振幅、および構成、ならびに／または長孔の数および構成を変更して、所望の適用に合わせることができる。
【００５３】
波形座金の復元力は材料の弾性特性に比例する。圧縮荷重が波形座金に加わると、力が山に対して下方へ向けられ谷に対して上方へ向けられる。これらの力の重要な部分は、波形座金を半径方向に膨張させる向きに直接応力を加える円周応力に直ちに変換される。この円周応力は、波形座金の材料強度により相殺される。材料のひずみにより座金の高さに撓みが生じ、わずかな半径方向の膨張が生じる。長孔付きの実施形態の長孔により、山に対して下方へ加わり谷に対して上方へ加わる圧縮荷重が、長孔を閉鎖するように波形座金を撓ませることが可能になる。したがって、長孔付き座金と連続座金との違いは、連続座金が、（撓み率に対する非常に高い圧力で）主に半径方向に撓むことにより圧縮荷重に反応するのに対して、長孔付き座金は、主に円周方向に撓んで長孔を閉鎖する（撓み率に対するはるかに少ない応力の特徴である）ことである。すなわち、波形座金は、半径方向または円周方向に圧縮するように撓むことにより圧縮荷重に反応する。少なくとも１つの長孔が座金に形成されると、この座金は連続座金よりもはるかに弾性的に膨張し収縮する。限定されないが、均一な幅の半径を持たない円周範囲を有する波形座金を含む、図示したもの以外の波形座金が、本発明により考慮されることを理解すべきである。
【００５４】
以下で、図２．１〜２．６に示す中央孔構成２０６ａ〜ｕについて、波形座金を前記板に取り付ける方法に関する図５．１〜５．６を参照しながら、さらに詳述する。しかし、下記の図３．１〜３．１４および４．１〜４．１５の説明を適切に理解できるように、一部の波形座金の実施形態（たとえば、２００ａ〜ｅ、ｈ〜ｌ、ｏ〜ｓ）が単純な孔（たとえば、２０６ａ〜ｅ、ｈ〜ｌ、ｏ〜ｓ）を有し、他の波形座金の実施形態（たとえば、２００ｆ〜ｇ、ｍ〜ｎ、ｔ〜ｕ）が、前記半球形突起と嵌合可能であることに関して前記したタイプの湾曲ソケット（たとえば、２０６ｆ〜ｇ、ｍ〜ｎ、ｔ〜ｕ）を形成する孔を有することについて、ここで要約することが重要である。
【００５５】
図３．１〜３．１４は、波形座金の種々の実施形態の側断面図（断面領域のみを示す）および対応する側面図（明確にするために、一部は側断面図が仮想線で示される）であり、本発明により考慮される波形座金構成および中央孔構成の単なるサブセットであるさらなる種々の波形座金構成および中央孔構成を示す。側断面は、該当する図２．１〜２．６の切断線Ａ１−Ａ１’、Ｆ１−Ｆ１’、Ｈ−Ｈ’、Ｍ−Ｍ’、Ｏ−Ｏ’、およびＴ−Ｔ’に沿って取られ、側面図は、該当する図２．１および２．４の切断線Ａ２−Ａ２’およびＦ２−Ｆ２’に沿って取られる。
【００５６】
一部の波形座金がある図では同様に見えるが他の図では同様に見えないことを考慮して、複数の参照符号を種々の要素について図面全体を通して使用し、１つの図が複数の座金の実施形態を示す箇所を表示することを理解すべきである。これを行うことにより、図が統合されて簡潔かつ明確になっている。たとえば、図３．１〜３．５は、図２．１〜２．３のいずれかとして上面図から見える波形座金の実施形態を示す。また、たとえば、図３．６および３．７は、図２．４〜２．６のいずれか１つとして上面図から見える波形座金の実施形態を示す。すなわち、図３．１〜３．７の各々は、図２．１〜２．６の上面図の１つのみと関連する側断面図ではなく、図２．１〜２．６の上面図の複数と関連することのできる側断面図である。また、たとえば、図３．８〜３．１２は、図３．１〜３．５の側断面図に各々対応する側面図であるが、参照符号で示すある波形座金の実施形態（たとえば、２００ａ〜ｅ）のみに関連し、図３．１３および３．１４は、図３．６および３．７の側断面図に各々対応する側面図であるが、参照符号で示すある波形座金の実施形態（たとえば、２００ｆ〜ｇ）のみに関連する。しかし、波形座金の実施形態のある構成（たとえば、２００ｈ〜ｌ、ｏ〜ｓ）は、図３．８〜３．１２と同様の側面の外観を有するが、波形座金の実施形態のある構成（たとえば、２００ｍ〜ｎ、ｔ〜ｕ）は、該当するまっすぐな、または螺旋形の長孔を示すことを除いて、図３．１３〜３．１４と同様の側面の外観を有することを理解すべきである。
【００５７】
すなわち、図３．１が示す構成では、波形座金（たとえば、２００ａ、ｈ、ｏ）の円周範囲はほぼ平面である（たとえば、範囲が平面で延び、すべての波が平面に垂直にうねる）。図３．２、３．４、および３．６が示す構成では、波形座金（たとえば、２００ｂ、ｄ、ｆ、ｉ、ｋ、ｍ、ｐ、ｒ、ｔ）の円周範囲はほぼ円錐形（たとえば、範囲が中央孔と同心の円錐面を画定するように延び、波が面上の各位置で面に垂直にうねる）であり、かつ半径方向にまっすぐであって、波形座金の高さが円周範囲の半径方向の幅に直線的に関連するようになっている。図３．３、３．５、および３．７が示す構成では、波形座金（たとえば、２００ｃ、ｅ、ｇ、ｊ、ｌ、ｎ、ｑ、ｓ、ｕ）の円周範囲がほぼ半球形（たとえば、範囲が中央孔と同心の半球面を画定するように延び、波が面上の各点で面に垂直にうねる）であり、かつ半径方向に曲がって、波形座金の高さが円周範囲の半径方向の幅に直線的に関連しないようになっている（むしろ、波形座金は、たとえば放物線状とすることができる）。図３．２、３．３、３．６、および３．７が示す構成では、波形座金（たとえば、２００ｂ、ｃ、ｆ、ｇ、ｉ、ｊ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ、ｔ、ｕ）の円周範囲は中央孔から半径方向下方に広がる。図３．４および３．５が示す構成では、波形座金（たとえば、２００ｄ、ｅ、ｋ、ｌ、ｒ、ｓ）の円周範囲が二重になって、下部が中央孔から半径方向下方に広がり、上部が中央孔から半径方向上方に広がる。
【００５８】
さらに、図２．１〜２．６の上面図に示す中央孔に関し、図３．１〜３．７は側断面図を示し、一部は図３．１３および３．１４で側断面図が仮想線で示される。すなわち、図３．１〜３．５の側断面図に単純な孔（たとえば、２０６ａ〜ｅ、ｈ〜ｌ、ｏ〜ｓ）が示される。湾曲ソケットを形成する孔（たとえば、２０６ｆ〜ｇ、ｍ〜ｎ、ｔ〜ｕ）は図３．６および３．７の側断面図に示され、これらの一部（たとえば、２０６ｆ〜ｇ）は、図３．１３および３．１４で側断面図が仮想線で示される。
【００５９】
図４．１〜４．１２は、波形座金の種々の実施形態の円周範囲（たとえば、２０２ａａ〜ＩＩ）の側断面図（断面領域のみを示す）であり、本発明により考慮される波形座金構成の単なるサブセットである種々のさらなる波形座金構成を示す。側断面図は、円周範囲の内縁部（すなわち、波形座金の中央孔の縁部）から半径方向に円周範囲の外縁部までを取ったものである。図示した円周範囲を有する波形座金の残りの構造に関しては、波形座金が、本明細書中に記載した他の波形座金の実施形態のすべての特徴または一部の特徴（たとえば、孔構成、二重範囲構成、長孔構成）を共有し、かつ／または、異なる特徴および／または異なって構成された特徴を有することを理解すべきである。
【００６０】
すなわち、図４．１〜４．１２が示す構成では、波形座金の円周範囲がほぼ円錐形（図４．１〜４．６）（波が中央孔と同心の円錐面の周りをうねる）であり、かつ半径方向にまっすぐであって、波形座金の高さが円周範囲の半径方向の幅に直線的に関連するようになっているか、またはほぼ半球形（図４．７〜４．１２）（波が中央孔と同心の半球面の周りをうねる）であり、かつ半径方向に曲がって、波形座金の高さが円周範囲の半径方向の幅に直線的に関連するのではなく、さらに（すべての波形座金の実施形態に共通な同心のうねりに加えて）波形座金の膨張および／または収縮時の動作を変化させる少なくとも１つの同心特性または半径方向特性を有するようになっている。たとえば、図４．１および４．７では、円周範囲が同心に波形であるだけでなく、半径方向にも波形になっている。また、たとえば、図４．２および４．８では、円周範囲が半径方向に薄くなっている（中央孔近くの範囲の部分が、座金の外縁部近くの範囲の部分よりも厚い）。また、たとえば、図４．３および４．９では、円周範囲が半径方向に厚くなっている（中央孔近くの範囲の部分が、座金の外縁部近くの範囲の部分よりも薄い）。また、たとえば、図４．４、４．５、４．６、４．１０、４．１１、および４．１２では、円周範囲が同心に溝付けされ、中央孔からの相対半径方向距離にかかわらず互いに同様の寸法に作られた溝（図４．４および４．１０）、または中央孔からの相対半径方向距離に応じて寸法が異なる溝（図４．５、４．６、４．１１、および４．１２）を有する。たとえば、図４．５の溝および図４．１１の溝の幅および深さは、中央孔からの溝の半径方向距離が増加するにつれて小さくなる。また、たとえば、図４．６の溝および図４．１２の溝の幅および深さは、中央孔からの溝の半径方向距離が増加するにつれて大きくなる。
【００６１】
一部の実施形態では、同心溝の少なくとも１つの寸法（たとえば、幅および／または深さ）が円周範囲にわたって同心に変化するように適用される。図４．１３は、同心に幅の異なる２つの同心溝２１１ｖ、２１２ｖが、波形座金２００ｖの円周範囲２０２ｖに適用される構成の一例を示す。
【００６２】
本発明の波形座金の波に関し、各波の深さおよび幅の一方または両方が、（１）座金の外縁部から中央孔へ向かって波の長さに沿って減少する、（２）座金の外縁部から中央孔へ向かって波の長さに沿って増加する、（３）座金の外縁部から中央孔へ向かって波の長さに沿って均一である、または（４）座金の外縁部から中央孔へ向かって各波の長さに沿って、任意に、もしくはパターンによって変化することに注目すべきである。ケース（１）の例として、円周範囲２０２ｗを有する波形座金の実施形態２００ｗが図４．１４の上面図（破線は波を画定する隣接する山の接線を表示する）に示され、図４．１５の円周範囲の側部破断図（図４．１４の切断線Ｗ−Ｗ’に沿って切断した）では、波２１３ｗの幅および深さが波の長さに沿って変化する。さらに、各波が１つまたは複数の他の波と同様に形成されるのではなく、１つまたは複数の波が前記した方法のいずれかで形成され、１つまたは複数の他の波が前記の方法の別の１つまたは他の方法で形成される場合がある。本発明の範囲を逸脱することなく、どの波パターンを実施してもよいことは明らかである。
【００６３】
本発明により考慮される円周範囲は、限定されないが、一度に１つの同心特性または半径方向特性を有するものを含むことを理解すべきである。アームごとに複数の同心特性または半径方向特性を使用することが、同心特性と半径方向特性とを同時に使用することと共に考慮される。さらに、一部の波形座金の実施形態は、半径方向にまっすぐな円周範囲のみを使用し、一部の波形座金の実施形態は、半径方向に曲がった円周範囲のみを使用し、一部の波形座金の実施形態は、半径方向にまっすぐな部分と半径方向に曲がった部分とがある円周範囲を使用することが考慮される。
【００６４】
波形座金の各々は、本発明の２枚の対向する板間に配置されるのに適している。前記したように、かつさらに詳細に後述するように、本発明の人工円板の特定の実施形態で使用される波形座金のタイプに応じて、３枚の板の実施形態から（実施形態で使用される波形座金のタイプと協働するように）２枚の板が選択されて、実施形態の対向面として使用される。人工円板の一部の実施形態は、同一の板の実施形態の２枚の板を使用する。各実施形態では、板間に波形座金を有することにより、かつ／または波形座金が板の一方または両方に固定される方法により、（健康な自然の椎間板の機能に似せて）板が互いに回転可能かつ角形成可能になっている。さらに、各実施形態では、同一のカップリングにより、かつ／またはさらなる結合要素（たとえば、シールド、リベットおよび／または回転可能なスポーク付き柱）の使用を通して、（健康な自然の椎間板の機能に似せて）人工円板の実施形態が引張荷重に耐えることができる。さらに、波形座金を有する実施形態では、波形座金により、（健康な自然の椎間板の機能に似せて）人工円板の実施形態が軸方向に圧縮し、軸方向に復元することができる。
【００６５】
図５．１〜５．６は、本発明により考慮される種々の組み立てられた人工円板の実施形態の側面図である。側面図は板を側部破断図で、波形座金を側面図で示す（明確にするために、一部の図で主な断面およびカップリングを仮想線で示す）。図示した実施形態は、本発明により考慮されるすべての実施形態を包含するものではなく、波形座金が本発明の対向する板間に配置されるときに、種々の図示した板の実施形態の特徴が、種々の図示した波形座金の実施形態の対応する特徴と協働する様子を示すように、図示の目的で選択されたものであることを理解すべきである。組み立てられたある人工円板の実施形態のみが示されるが、図示しないが同様の板結合特性を有する波形座金を、種々の順列および組合せで、図示した方法で協働する板に固定することができることを理解すべきであり、簡潔かつ明確にするために、同一のものを図から省いて、本明細書中の記載および図示から理解可能なものを視覚的に繰り返す重複図示を避ける。
【００６６】
たとえば、波形座金は、対向する板の内向き面の円形凹部内に配置される（たとえば、板１００ｂの内向き面１０４ｂの円形凹部１０２ｂ）。図５．１および５．２は、波形座金（たとえば、２００ａ）がほぼ平面（たとえば、図３．１および３．８参照）の円周範囲を有するこの配置を示す。（図５．１および５．２の波形座金２００ａの代わりに、図６．１〜６．５の波形座金の実施形態および同様の実施形態を使用することができ、図示したように同様に配置することができ、かつ／または図示したように内向き面に円形凹部を有する板に結合して、特に図示しないさらなる人工円板の実施形態を形成することができることを理解すべきである。）図５．３は、波形座金（たとえば、２００ｃ）がほぼ半球形（たとえば、図３．３および３．１０参照）の円周範囲を有するこの配置を示すが、波形座金（たとえば、２００ｂ）がほぼ円錐形（たとえば、図３．２および３．９参照）の円周範囲を有する場合にも、同様に配置することができる。図５．６は、波形座金（たとえば、２００ｅ）が、２つのほぼ半球形部分と対向する幅広端部とを形成する二重円周範囲を有する（たとえば、図３．５および３．１２参照）この配置を示すが、波形座金（たとえば、２００ｄ）が２つのほぼ円錐形部分と対向する幅広端部とを形成する二重円周範囲（たとえば、図３．４および３．１１参照）を有する場合にも、同様に配置することができる。これらのアセンブリの各々で、波形座金の各端部が、波形座金の圧縮時に膨張するスペースをおいて各円形凹部１０２ｂ内に嵌合する。円形凹部の直径が波形座金の直径よりも大きいため、円形凹部を有する板に対する波形座金の無制限の回転が可能になり、適宜の解剖学的反応の必要に応じて、人工円板（および、したがって波形座金）の圧縮荷重により波形座金の無制限の撓みが生じる。さらに、これらのアセンブリおよび同様に構成されたアセンブリの各々で、波形座金の端部が、前記したように端部が取り付けられる円形凹部を有する板に対して回転可能であるため、板が互いに回転可能である。さらに、波形座金の波が個々に圧縮かつ復元可能であることにより、板が互いに角形成するときに円周範囲の一側が圧縮かつ復元可能になるが、円周範囲の他の部分は圧縮かつ復元しないため、板は互いに角形成可能である。
【００６７】
人工円板に引張荷重が加わるときに、波形座金が円形凹部から外れるのを防ぐために、さらなる部品をこれらのアセンブリに取り付けることができる。最初に、板の１つに対する波形座金の回転が望ましくない場合、単純な留め具（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、またはリベット）を使用して、波形座金の円周範囲を板の内向き面の円形凹部または平坦面に固定し、波形座金が圧縮かつ減圧できるが、取り付けられる板に対して回転できないようにすることができる。あるいは、図５．２は、ほぼ平面の円周範囲を有する波形座金（たとえば、２００ａ）が円形凹部間で回転可能に維持される様子の一例を示す。対向する回転可能な柱１１４ｂ（柱１１４ｂの端部から横方向に延びる少なくとも１つのスポーク１１３ｂを各々有する）を、各板に１つずつ回転可能に据え付けて、スポークが波形座金の山および谷に整合し、柱が板に対して回転可能になるようすることができる。すなわち、上部スポーク付き柱は、その柱部を孔に通して、そのスポークが山の下を支持してスポークと上板との間に山を捕捉するように取り付けられ、下部スポーク付き柱は、その柱部を孔に通して、そのスポークが谷の上を支持してスポークと下板との間に山を捕捉するように取り付けられる。このようにして、波形座金が両方の板に対して保持されて、アセンブリが引張荷重によりその完全性を維持しつつ、座金の圧縮を可能にするようになっている。あるいは、またはさらに、アセンブリの簡単な構成を促進するために、スポーク付き柱の一方または両方を複数の部品から形成できることを理解すべきである。また、スポーク付き柱の代わりに他のフランジ付き留め具を使用できることも理解すべきである。
【００６８】
人工円板に引張荷重が加わるときに、ほぼ円錐形またはほぼ半球形の円周範囲を有する波形座金（たとえば、２００ｂ〜ｇ）の幅広端部が円形凹部から抜けるのを防ぐことに関し、図５．４〜５．６は、波形座金上に配置して留め具（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、またはリベット、本明細書中では例としてリベット１１６ｂを使用する）により固定することのできる保持要素（たとえば、シールド１１８ｂ）を示す。シールド１１８ｂは、湾曲ソケット（図５．５に関して後述する）およびボール形突起（図５．５に関して後述する）が通過することのできる中央孔１２０ｂを有して、人工円板の効率的な組立てに適応する。あるいは、またはさらに、シールド１１８ｂを複数のシールド部品から形成することができ、これは、たとえば、中央孔１２０ｂを通過できる部分が波形座金にない実施形態（たとえば、後述する図５．６の実施形態を参照）で有用である。
【００６９】
単純な中央孔（たとえば、図２．１〜図２．３参照）と、ほぼ円錐形（たとえば、図３．２および図３．９参照）またはほぼ半球形（たとえば、図３．３および図３．１０参照）の円周範囲とを有する波形座金は、前記したように、その幅広端部を板の内向き面の円形凹部（たとえば、板１００ｂの内向き面１０４ｂの円形凹部１０２ｂ）に当て、その小幅端部を対向する板の内向き面の平坦面（たとえば、板１００ａの内向き面１０４ａの平坦面１０２ａ）に回転可能に固定して配置される。図５．４に示すように、波形座金の（たとえば、２００ｂ〜ｃ）の小幅端部を、フランジ付き留め具（たとえば、フランジ付きねじ、プラグ、だぼ、またはリベット、本明細書中では例としてリベット１１４ａを使用する）が波形座金の中央孔を通過して板１００ａの平坦面１０４ａに固定された状態で、平坦面１０４ａに回転可能に固定することができる。フランジ付きリベット１１４ａは、柱部の端部にフランジ部を有する。柱部の直径は孔の直径よりも小さく、柱部の長さは中央孔を囲む波形座金の範囲の厚さよりも長く、フランジ部の直径は孔の直径よりも大きい。したがって、リベット１１４ａの取付け時に、波形座金は、板１００ａに対して回転できるように板１００ａに固定される（板のねじ切り孔を同様にフランジ付けしたねじと組み合わせて使用して、同様の機能を達成することもできる）。波形座金の幅広端部の固定に関して前記したように、幅広端部が取り付けられる円形凹部を有する板に対して、波形座金の幅広端部が回転可能であるため、板は互いに二次的に回転可能である。さらに、波形座金の波が個々に圧縮かつ復元可能であることにより、板が互いに角形成するときに円周範囲の一側が圧縮かつ復元可能になるが、円周範囲の他の部分は圧縮かつ復元しないため、板は互いに角形成可能である。
【００７０】
湾曲ソケットを形成する中央孔（たとえば、図２．４〜図２．６参照）と、ほぼ円錐形（たとえば、図３．６および図３．１３参照）またはほぼ半球形（たとえば、図３．７および図３．１４参照）の円周範囲とを有する波形座金は、前記したように、その幅広端部を板の内向き面の円形凹部（たとえば、板１００ｂの内向き面１０４ｂの円形凹部１０２ｂ）に当て、その小幅端部を、対向する板の内向き面の半球形突起（たとえば、板１００ｃの内向き面１０４ｃの円形凹部１０２ｃ）に回転可能かつ角形成可能に結合して配置される。図５．５に示すように、このような波形座金（たとえば、２００ｆ〜ｇ）の中央孔は、好ましくは湾曲ソケット（たとえば、２０６ｆ〜ｇ、ｍ〜ｎ、ｔ〜ｕ）を形成し、この湾曲ソケット内に、ボール形突起１０２ｃを、角度範囲を通して自由に回転かつ角形成するように固定することができる。湾曲ソケットの構造、ならびにボール形突起と湾曲ソケットとの結合については前記した通りである。前記したように、ボール形突起１０２ｃが湾曲ソケット内に挿入された後に軸方向孔１２２ｃに取り付けられる撓み防止要素（たとえば、ねじ、プラグ、だぼ、またはリベット１２４ｃ）は、ボール形突起１０２ｃの撓みを防止して、ボール形突起１０２ｃが湾曲ソケットから抜けないようにする。板は、一次的には、ボール形突起が湾曲ソケット内で自由に回転するため、二次的には、波形座金の幅広端部が、幅広端部が取り付けられる円形凹部を有する板に対して回転可能である（後述する）ため、互いに回転可能である。また、板は、一次的には、ボール形突起が湾曲ソケット内で自由に角形成するため、二次的には、波形座金の波が個々に圧縮かつ復元可能であることにより、板が互いに角形成するときに円周範囲の一側が圧縮かつ復元可能になるが、円周範囲の他の部分は圧縮かつ復元しないため、互いに角形成可能である。
【００７１】
前記した玉継手を有する実施形態では、ボール形突起が軸方向孔内のリベットにより湾曲ソケット内に保持されて、ボール形突起の半径方向の圧縮が防止されるため、人工円板は、適宜の解剖学的反応の必要に応じて、板の引張荷重に耐えることができる。特に、引張荷重が板に加わると、湾曲ソケット内のボール形突起が半径方向に圧縮して、湾曲ソケットの開口を通ろうとする。しかし、ボール形突起の軸方向孔内のリベットが半径方向の圧縮を防止するので、ボール形突起が湾曲ソケットから抜けるのが防止される。さらに、ほぼ円錐形またはほぼ半球形の円周範囲を持つ波形座金を有する実施形態では、波形座金の幅広端部が板の円形凹部から抜けようとするので、波形座金がシールドの内面を押圧するときに、波形座金上でシールドを定位置に保持するリベットによって、シールドが板から分離するのが防止される。さらに、波形座金の小幅端部がリベットにより板に回転可能に固定される実施形態では、リベットのフランジ部により波形座金の小幅端部の分離が防止される。したがって、アセンブリは、通常受ける引張荷重によって離れることはない。これにより、患者が運動中または他の動作中に伸びをしたりぶら下がったりするときに、アセンブリの個々の部品が椎体間から飛び出したり、滑って外れたりすることが確実になくなる。したがって、メッシュ・ドームを介して隣接する椎骨に板を固定することと組み合わせて、円板アセンブリは、健康な自然の椎間板の引張支持の完全性と同様の完全性を有する。
【００７２】
さらに、一部の実施形態では、ボール形突起を湾曲ソケット内に回転可能かつ角形成可能に結合することにより、板が互いに角形成可能であるため、円板アセンブリは、ボール形突起内に運動の中心を提供する。したがって、これらの実施形態では、円板アセンブリの運動の中心が、健康な自然の椎間板の運動の中心と同様に、椎体間で中央に位置したままとどまる。
【００７３】
人工円板の特定の実施形態について説明し図示したが、本発明の広い精神および原理を逸脱することなく、変更および修正を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、本明細書中に記載した特定の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
図１．１〜１．７は、本発明の人工円板に使用される本発明の板の種々の実施形態を示す図である。
【００７５】
図１．１および１．２は、内向き面に平坦面を有する板の底面図および側部破断図である。
【００７６】
図１．３および１．４は、内向き面に円形凹部を有する板の底面図および側部破断図である。
【００７７】
図１．５および１．６は、内向き面にボール形突起を有する板の底面図および側部破断図である。
【００７８】
図１．７は、図１．１〜１．６の板の上面図（すべて本図と同様に見える）である。
【００７９】
図２．１〜２．６は、本発明の人工円板に使用される本発明の波形座金の種々の実施形態の上面図であり、本発明により考慮される種々の円周範囲構成および中央孔構成を示す図である。
【００８０】
図２．１は、連続した円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００８１】
図２．２は、半径方向に延びる長孔を持つ円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００８２】
図２．３は、半径方向に延びる螺旋形の長孔を持つ円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００８３】
図２．４は、連続した円周範囲と湾曲ソケットとを有する波形座金を示す図である。
【００８４】
図２．５は、半径方向に延びる長孔と湾曲ソケットとを持つ円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００８５】
図２．６は、半径方向に延びる螺旋形の長孔と湾曲ソケットとを持つ円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００８６】
図３．１〜３．１４は、本発明の人工円板に使用される本発明の波形座金の種々の実施形態の側断面図および側面図であり、本発明のさらなる種々の円周範囲構成および中央孔構成を示す図である。
【００８７】
図３．１および３．８は、ほぼ平面の円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００８８】
図３．２および３．９は、ほぼ円錐形の、半径方向にまっすぐな円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００８９】
図３．３および３．１０は、ほぼ半球形の、半径方向に曲がった円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００９０】
図３．４および３．１１は、下方に広がる下部と上方に広がる上部とを有する、ほぼ円錐形の、半径方向にまっすぐな円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００９１】
図３．５および３．１２は、下方に広がる下部と上方に広がる上部とを有する、ほぼ半球形の、半径方向に曲がった円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【００９２】
図３．６および３．１３は、ほぼ円錐形の、半径方向にまっすぐな円周範囲と湾曲ソケットとを有する波形座金を示す図である。
【００９３】
図３．７および３．１４は、ほぼ半球形の、半径方向に曲がった円周範囲と湾曲ソケットとを有する波形座金を示す図である。
【００９４】
図４．１〜４．１５は、波形座金の種々の実施形態の円周範囲の側断面図および上面図であり、本発明のさらなる種々の円周範囲構成を示す図である。
【００９５】
図４．１は、半径方向に波形の、ほぼまっすぐな円周範囲を示す図である。
【００９６】
図４．２は、半径方向に薄くなる、ほぼまっすぐな円周範囲を示す図である。
【００９７】
図４．３は、半径方向に厚くなる、ほぼまっすぐな円周範囲を示す図である。
【００９８】
図４．４は、中央ハブからの相対半径方向距離にかかわらず溝が互いに同様の寸法に作られる、同心に溝付けされたほぼまっすぐな円周範囲を示す図である。
【００９９】
図４．５は、中央ハブからの溝の半径方向距離が増加するにつれて溝が小さくなる、同心に溝付けされたほぼまっすぐな円周範囲を示す図である。
【０１００】
図４．６は、中央ハブからの溝の半径方向距離が増加するにつれて溝が大きくなる、同心に溝付けされたほぼまっすぐな円周範囲を示す図である。
【０１０１】
図４．７は、半径方向に波形の、ほぼ曲がった円周範囲を示す図である。
【０１０２】
図４．８は、半径方向に薄くなる、ほぼ曲がった円周範囲を示す図である。
【０１０３】
図４．９は、半径方向に厚くなる、ほぼ曲がった円周範囲を示す図である。
【０１０４】
図４．１０は、中央ハブからの相対半径方向距離にかかわらず溝が互いに同様の寸法に作られる、同心に溝付けされたほぼ曲がった円周範囲を示す図である。
【０１０５】
図４．１１は、中央ハブからの溝の半径方向距離が増加するにつれて溝が小さくなる、同心に溝付けされたほぼ曲がった円周範囲を示す図である。
【０１０６】
図４．１２は、中央ハブからの溝の半径方向距離が増加するにつれて溝が大きくなる、同心に溝付けされたほぼ曲がった円周範囲を示す図である。
【０１０７】
図４．１３は、幅が同心に変化する同心溝を持つ円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１０８】
図４．１４および４．１５は、波の長さに沿って幅および深さが変化する少なくとも１つの波を持つ円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１０９】
図５．１〜５．６は、本発明の板およびシールドを側部破断図に示し、本発明の波形座金を側面図に示す、本発明の種々の組み立てた人工円板の実施形態の側面図である。
【０１１０】
図５．１は、対向する板の円形凹部間に配置された、ほぼ平面の円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１１１】
図５．２は、対向する板の円形凹部間に配置され、回転可能なスポーク付き柱により円形凹部内に維持された、ほぼ平面の円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１１２】
図５．３は、対向する板の円形凹部間に配置された、ほぼ半球形の円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１１３】
図５．４は、フランジ付きリベットにより上板の平坦面に回転可能に固定され、幅広端部が下板の円形凹部内に取り付けられる、ほぼ半球形の円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１１４】
図５．５は、湾曲ソケットが上板のボール形突起に結合され、幅広端部が下板の円形凹部内に取り付けられる、ほぼ半球形の円周範囲と湾曲ソケットとを有する波形座金を示す図である。
【０１１５】
図５．６は、上部幅広端部が上板の円形凹部内に取り付けられ、下部幅広端部が下板の円形凹部内に取り付けられる、２つの幅広端部を有する波形座金を示す図である。
【０１１６】
図６．１〜６．５は、本発明のさらなる波形座金の斜視図であり、本発明のさらなる種々の円周範囲構成を示す図である。
【０１１７】
図６．１は、リング形の円周範囲と円周範囲を完全に通って延びる半径方向長孔とを有する波形座金を示す図である。
【０１１８】
図６．２は、螺旋形の円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１１９】
図６．３は、各々が連続した円周範囲を有する、同心に配置された複数の波形座金を示す図である。
【０１２０】
図６．４は、半径方向に振幅が減少する山および谷を持つ螺旋形の円周範囲を有する波形座金を示す図である。
【０１２１】
図６．５は、振幅がより大きい山および谷を持つ波形座金が、複数の波形座金の中央に半径方向に近接するように配置された、連続した円周範囲を各々が有する、複数の同心に配置された波形座金を示す図である。
【０１２２】
従来技術の椎体間癒合装置の側部斜視図である。
【０１２３】
図７の対の椎体間癒合装置が埋め込まれた、人の脊椎の腰仙椎部の前部の正面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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