(57)【要約】【課題】  骨の内部に挿入して外部に露出しないので，日常生活の不便を最小化することができ，損傷，感染，傷跡，または，関節運動の制限を最小化することができ，持続的に伸延して仮骨伸延部位に骨形成を増進させることができる四肢伸延装置を提供する。【解決手段】  骨の内部に設置されて骨の長さを伸ばすための四肢伸延装置において，骨の骨髄腔１１内に設けられ，かつ，上段が固定手段１５により骨に固定される中空の上部構造物２１と，骨の骨髄腔１１内に設けられ，かつ，下段が固定手段１６により骨に固定され，上部構造物２１にスライディング可能に連結される中空の下部構造物３１と，外周面にねじ山が形成されるねじ軸２２と，ねじ山に噛み合い，かつ，上部構造物２１または下部構造物３２のうち，いずれか一つに形成されるナット３２と，出力軸２４がねじ軸２２の一端に連結されるモータ２６を含む。【選択図】  図１
2007202843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨の内部に設置されて前記骨の長さを伸ばすための四肢伸延装置において，
前記骨の骨髄腔内に設けられ，かつ，上段が固定手段により前記骨に固定される中空の上部構造物と，
前記骨の前記骨髄腔内に設けられ，かつ，下段が固定手段により前記骨に固定され，前記上部構造物にスライディング可能に連結される中空の下部構造物と，
外周面にねじ山が形成されるねじ軸と，
前記ねじ山に噛み合い，かつ，前記上部構造物または前記下部構造物のうち，いずれか一つに形成されるナットと，
出力軸が前記ねじ軸の一端に連結されるモータと，
を含むことを特徴とする，四肢伸延装置。
【請求項２】
前記上部構造物及び前記下部構造物の横断面の形状が円形，楕円形，多角形及び一部の屈曲がある形状のうち，いずれか一つの形状で形成されることを特徴とする，請求項１に記載の四肢伸延装置。
【請求項３】
前記モータを駆動する電源はバッテリー及び／または無線エネルギー受信部から供給されることを特徴とする，請求項１に記載の四肢伸延装置。
【請求項４】
前記モータの回転数を感知するエンコーダを更に含むことを特徴とする，請求項１に記載の四肢伸延装置。
【請求項５】
前記エンコーダから信号を受けた後，前記信号に基づいて前記モータの駆動を制御する制御器を更に含むことを特徴とする，請求項４に記載の四肢伸延装置。
【請求項６】
前記出力軸及び前記ねじ軸の間には逆回転防止装置が備えられることを特徴とする，請求項２に記載の四肢伸延装置。
【請求項７】
前記逆回転防止装置は，
前記出力軸の外周面に形成される逆回転防止ギアと，
前記逆回転防止ギアのギア歯に接するクラッチと，
を含んで形成されることを特徴とする，請求項６に記載の四肢伸延装置。
【請求項８】
モータには減速器が備えられることを特徴とする，請求項７に記載の四肢伸延装置。
【請求項９】
前記ねじ軸の他端にはストッパが形成されることを特徴とする，請求項８に記載の四肢伸延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は骨髄腔内に設けられる四肢伸延装置に関し，より詳しくは，脚の骨折，病気などの後天的原因または種種なる先天的原因により両側下肢の長さが違う時，または身長が病的に低くて下肢の長さを長くする必要がある時，骨の長さを伸張させると共に，軟部組織を長くする四肢延長術を施行するための四肢伸延装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四肢延長術の基本概念である新軟骨形成術（Distraction Osteogenesis）はロシアのイリザロフにより考案された。新軟骨形成術の原理はイリザロフ外固定装置により骨を堅く固定し，固定された中間部位の骨を折切り術（Osteotomy）により切る。この際，骨膜の損傷を最小化し，折切り術の後，７〜１０日を待った後，折切り術を施行した部位を外固定装置を用いて一日に１ｍｍずつ徐々に伸ばすのに，一日に１ｍｍを４回に分けて伸ばせば伸びた間隔は新しく形成された骨で詰められることになる。
【０００３】
新軟骨形成術の原理をそのまま適用すればイリザロフ外固定装置で固定しなくとも既存の外固定装置を用いて折切り術を施行した部位の長さを延長することができる。特に，大腿骨を伸ばす際，イリザロフ外固定装置を使用すれば長さを伸ばす間，患者が非常に不便で，かつ，ピンによる筋肉の損傷の危険が大きいので，一般的な外固定装置を用いた延長術が選好される。
【０００４】
四肢延長術に使われる外固定装置の種類は次の通りである。
【０００５】
１．伝統的外固定装置（Conventional External Fixator，Orthofix，etc．）
伝統的外固定装置はイリザロフ外固定装置が西方に紹介される前に使用されていた外固定装置をいい，一般的に外固定装置と呼ばれる。
【０００６】
外固定装置の大きさによって，直径２〜７ｍｍ厚さのハーフピン（Half pin or Schantz screw）を使用するが，ピンの長さと用途によって１〜５ｃｍ程度がねじ形状で作られて，後部分は滑らかに形成されてねじ部分のみ骨に挿入される。
【０００７】
また，骨折部の上下の骨折片に２〜３個のハーフピンを各々挿入し，挿入されたハーフピンをクランプ（Clamp）を用いてチューブまたはロッド（Rod）に堅く連結して固定する。そして，チューブまたはロードから一日に１ｍｍずつクランプ部位を移動させて骨の長さを伸ばす。
【０００８】
このような伝統的な外固定装置の場合，ハーフピンを挿入する際，ピンの端部が骨を貫通した直後に止めるので，ピンが挿入された反対方向の皮膚や筋肉に損傷なしに固定できる長所があるが，複雑な変形の矯正には使用し難い短所もある。
【０００９】
２．リング固定装置またはイリザロフ外固定装置（Ring Fixator or Ilizarov External Fixator）
１９５０年代のソ連のクルガン（Kurgan）地方の医師であったジエイイリザロフ（GA Ilizarov）により考案されたこの機構は，１９８０年代初のイタリア医者達により西方に紹介されたが，骨折治療だけでなく四肢の長さ延長，複雑な変形の矯正，骨髄炎による広範囲な骨欠損の復元などにおいてその効果が立証されて大きい反響を呼び起こした。
【００１０】
イリザロフは一般的な外固定装置のハーフピンと異なり，直径１．５〜１．８ｍｍの細い鋼線をリング（Ring）形態の外固定器に固定したので，イリザロフ外固定装置は一名小型ピン固定装置（Small pin fixator）またはリング固定装置（Ring
fixator）とも呼ばれる。
【００１１】
イリザロフ外固定装置の場合，細い鋼線を使用したので，固定力を得るために鋼線が一方の皮膚を突き抜けて骨を通過して反対側の皮膚を突き抜けて出るようにした後，鋼線に９０〜１３０ｋｇの張力（Tension）を加えてリングに固定した。したがって，イリザロフ外固定装置に使われる細い鋼線を貫通鋼線（Transfixing wire）という。
【００１２】
また，イリザロフ外固定装置は細い貫通鋼線を使用するので，骨折片の大きさが小さくてハーフピンを使用する外固定装置では固定力を得難い関節周囲の骨折の場合にも效果的に使われることができる。
【００１３】
一方，イリザロフ外固定装置を使用する場合，貫通鋼線が筋肉を突き抜けることが不回避であって隣接関節の運動を制限する問題があり，血管や神経などの重要な部位に損傷を与える危険性も多い。
【００１４】
したがって，一般的な外固定装置とイリザロフ外固定装置の短所を全て補完し，各々の長所を集まって新しい装置が考案されたが，Ｈフィクセータ外固定装置（Hfixator External Fixator）とランコー（ランチョー）のイリザロフフレーム修正装置（Rancho's Modification of Ilizarov Frame）が代表的である。
【００１５】
３．Ｈフィクセータ外固定装置（Hfixator External Fixator）
外固定装置に使われていたチューブにイリザロフ外固定装置のリングを連結して必要によってハーフピンまたは貫通鋼線を混合して使用する外固定装置である。硬骨の近位部あるいは遠位部などの関節周囲の骨折を治療するのに主に使われる。
【００１６】
このようなＨフィクセータ外固定装置を使用する場合，関節周囲の小さな骨折片には貫通鋼線を使用して固定し，硬骨の幹部にはハーフピンを使用するので，不要な筋肉の損傷を避けることができる長所がある。
【００１７】
４．ランコー（ランチョー）のイリザロフフレーム修正装置（Rancho's Modification of Ilizarov Frame）
一般的な外固定装置に使われていたハーフピンをイリザロフリングに連結して固定するので，必要によって貫通鋼線とハーフピンを自由に選択して使用できることになって，筋肉貫通による関節運動制限の問題を大きく改善することができ，神経及び血管の損傷も減少させた。
【００１８】
しかしながら，四肢延長術に既存の外固定装置やイリザロフ外固定装置を使用する場合，外部から皮膚と骨を貫通する機構が含まれるので必然的に感染が発生し，皮膚を貫通する８〜２０個の鉄線部位の皮膚に成形手術で解決できない傷跡が発生し，貫通した鉄線が筋肉を通過したり痛みを発生させて関節運動に制限をもたらしたり長期的には関節の強直を誘発する等の問題がある。
【００１９】
また，一般に，四肢延長には普通３〜１２ケ月がかかるので，長期間外固定装置を着用していなければならないので，衣服着用や日常生活に相当な不便をもたらした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって，本発明は前記のような問題を解決するために発明されたものであって，骨の内部に挿入して外部に露出しないので，日常生活の不便を最小化できる四肢伸延装置を提供することをその目的とする。
【００２１】
また，本発明は前記のような問題を解決するために発明されたものであって，外部の創傷なしに機構挿入部位を通じて折切り術を施行するので，骨膜損傷，感染，傷跡，または，関節運動の制限を最小化することができる四肢伸延装置を提供することをその目的とする。
【００２２】
また，本発明は前記のような目的を達成するために発明されたものであって，持続的に伸延して仮骨伸延部位に骨形成を増進させることができる四肢伸延装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような目的を達成するために本発明は，骨の内部に設置されて前記骨の長さを伸ばすための四肢伸延装置において，前記骨の骨髄腔（１１）内に設けられ，かつ，上段が固定手段（１５）により前記骨に固定される中空の上部構造物（２１）と，前記骨の前記骨髄腔（１１）内に設けられ，かつ，下段が固定手段（１６）により前記骨に固定され，前記上部構造物（２１）にスライディング可能に連結される中空の下部構造物（３１）と，外周面にねじ山が形成されるねじ軸（２２）と，前記ねじ山に噛み合い，かつ，前記上部構造物（２１）または前記下部構造物（３２）のうち，いずれか一つに形成されるナット（３２）と，出力軸（２４）が前記ねじ軸（２２）の一端に連結されるモータ（２６）を含むことを特徴とする四肢伸延装置を提供する。
【００２４】
なお上記において，構成要素に付随して括弧書きで記した参照符号は，理解を容易にするため，後述の実施形態および図面における対応する構成要素を一例として記したに過ぎず，本発明がこれに限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２５】
以上，説明したように，本発明によれば，骨の内部に挿入して外部に露出しないので，日常生活の不便を最小化できる四肢伸延装置を提供する効果がある。
【００２６】
また，本発明によれば，外部の創傷なしに機構挿入部位を通じて折切り術を施行するので，骨膜損傷，感染，傷跡または関節運動の制限を最小化できる四肢伸延装置を提供する効果がある。
【００２７】
また，本発明によれば，持続的に伸延して仮骨伸延部位に骨形成を増進させることができる四肢伸延装置を提供する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下，本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。まず，各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて，同一な構成要素に対しては，たとえ他の図面上に表示されてもできる限り同一な符号を与えていることに留意しなければならない。また，本実施形態の説明において，関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
【００２９】
図１は本発明の好ましい実施形態に係る四肢伸延装置が骨の骨髄腔内に設けられた形態を示す縦断面図であり，図２は本発明の好ましい実施形態に係る四肢伸延装置が作動する形態を示す縦断面図である。
【００３０】
図１及び図２において，各々示すように，本発明の好ましい実施形態に係る四肢伸延装置は，上部構造物２１，下部構造物３１，ねじ軸２２，ナット３２，モータ２６，制御器２８，無線エネルギー受信部２９，逆回転防止装置２３，出力軸２４及びストッパ２２ａを含んで構成される。
【００３１】
上部構造物２１は骨１０の骨髄腔１１内に設けられ，かつ，上段が固定手段１５により骨１０に固定される中空形状からなる。固定手段１５としてはねじが使われることが好ましいが，これに限るものではない。
【００３２】
下部構造物３１は骨１０の骨髄腔１１内に設けられ，かつ，下段が固定手段１６により骨１０に固定され，上部構造物２１にスライディング可能に連結される中空形状からなる。固定手段１６としてはねじが使われることが好ましいが，これに限るものではない。
【００３３】
上部構造物２１及び下部構造物３１は互いに相対的にスライディングできなければならないので，それぞれの横断面の形状は，円形，楕円形，多角形及び一部屈曲がある形状のうち，いずれか一つの形状からなることが好ましい。
【００３４】
ねじ軸２２は外周面にねじ山が形成され，ねじ山にはナット３２が噛み合う。また，ねじ軸２２は上段がモータ２６の出力軸２４に連結されてモータ２６から回転力の伝達を受け，下段にはストッパ２２ａが形成されている。
【００３５】
ナット３２はねじ軸２２の外周面を囲み，かつ，ねじ山に噛み合って下部構造物３１の上段に形成される。
【００３６】
モータ２６はねじ軸２２を回転させる装置であって，出力軸２４を介してねじ軸２２の上段に連結される。一方，モータ２６は上部構造物２１の内側に備えられることが好ましいが，これに限るものではない。
【００３７】
一方，モータ２６は制御器２８によりその駆動が制御される。即ち，モータ２６の出力軸２４の反対側に形成され，かつ，磁気的（Magnetically）または光学的（Optically）でモータ２６の回転角度と回転数を測定するエンコーダ（Encoder）２７がモータ２６の回転数を感知して，感知された値を制御器２８に伝達すれば制御器２８は伝えられた値を基礎にしてモータ２６の回転数を制御する。また，モータ２６の回転数が制御されれば下部構造物３１のスライディング速度が制御され，最終的には骨１０の伸延速度が制御されることになる。
【００３８】
無線エネルギー受信部２９はラジオ波の領域で外部の電気場の変化による磁気場の変化を用いてエネルギーを変換してモータ２６に直接電源を供給したり，内部バッテリーを充電したりするための装置である。必要によって無線エネルギー受信部２９は骨１０と皮膚との間に位置することができる。
【００３９】
逆回転防止装置２３はねじ軸２２及び出力軸２４との間に備えられてねじ軸２２の上下方向に加えられる過度な外力によるモータ２６の逆回転を防止する装置である。
【００４０】
図３ａ及び３ｂは，各々逆回転防止装置を示す横断面図である。
【００４１】
図３ａ及び３ｂで各々示すように，逆回転防止装置２３は出力軸２４の外周面に形成される逆回転防止ギア５０及び逆回転防止ギア５０のギア歯に接するクラッチ４０を含んで構成される。
【００４２】
出力軸２４の反時計方向に回転してから外力により時計方向に回転しようとする時には逆回転防止ギア５０のギア歯がクラッチ４０に引っ掛かることになるので逆回転が防止される。
【００４３】
減速器２５はモータ２６に連結されてモータ２６の回転速度を減らして出力軸２４の出力トルク（Torque）を増加させる。減速器２５としては各種ギアを用いた公知の装置を使用することができる。
【００４４】
ストッパ２２ａは下部構造物３１が一定の距離以上にスライディングできないように制限するための装置であって，ねじ軸２２の下段に形成される。したがって，下部構造物３１が最大限にスライディングしても下部構造物３１の上段に形成されたナット３２がストッパ２２ａに触れることになってこれ以上はスライディングできなくなるのである。
【００４５】
以上のような構成を有する本発明の好ましい実施形態に係る四肢伸延装置の作動について具体的に説明すれば次の通りである。
【００４６】
制御器２８により一定の速度でモータ２６が駆動すれば出力軸２４及び減速器２５によりねじ軸２２が回転することになる。
【００４７】
ねじ軸２２が回転すればナット３２が直線運動をすることになるが，逆回転防止装置２３により出力軸２４は一方向にのみ回転するのでナット３２も一方向にのみ直線運動をする。本実施形態の場合，骨１０の長さを伸ばすためのことであるので，ナット３２は下側に動く。
【００４８】
ナット３２が動き始めれば，上段にナット３２を備える下部構造物３１が上部構造物２１の内周面に沿って動くことになる。結局，このような下部構造物３１の直線運動により骨１０の長さが一定の速度で増えることになるものである。
【００４９】
以上の説明は本発明を例示的に説明したことに過ぎないのであり，本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって，本明細書に開示された実施形態は本発明を限るためのものでなく，説明するためのものであり，このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限るものではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解釈されるはずであり，それと同等の範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれることと解釈されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る四肢伸延装置が骨の骨髄腔内に設けられた形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に係る四肢伸延装置が作動する形態を示す縦断面図である。
【図３ａ】逆回転防止装置を示す横断面図である。
【図３ｂ】逆回転防止装置を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  骨
１１  骨髄腔
１２  骨折部
１５，１６  固定手段
２１  上部構造物
２２  ねじ軸
２２ａ  ストッパ
２３  逆回転防止装置
２４  出力軸
２５  減速器
２６  モータ
２７  エンコーダ（Encoder）
２８  制御器
２９  無線エネルギー受信部
３１  下部構造物
３２  ナット
４０  クラッチ
５０  逆回転防止ギア
【図１】
2007202843.tif 000003
【図２】
2007202843.tif 000004
【図３ａ】
2007202843.tif 000005
【図３ｂ】
2007202843.tif 000006