(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の頭部（２）を有するネジ部（１）と受承部（３）を有し、前記受承部（３）は通孔（４）の端部で頭部（２）の下部（６）を肩部（５）により包接するとともに通孔（４）内においてクランプネジ（７）を受承し、選択可能な回動位置（８）において頭部（２）にて肩部（５）を押圧可能なネジの回動位置決め機構において、
ネジ部（１）の移植後、頭部（２）を受承部（３）に位置させて受承部（３）とネジ部（１）とを連結させるために、球状の頭部（２）はネジ部（１）に対してねじ込むことができる独立部品（９）として形成され、頭部（２）を通孔（４）内に位置させた状態で、クランプネジ（７）を通孔（４）の内周面の雌ネジに螺合させて通孔（４）内にねじ込むことにより、頭部（２）が肩部（５）に対して押圧されることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項２】
請求項１において、球状の頭部（２）がネジ部（１）のネジ形延長部（１１）に対してねじ込むことができるナット（１０）として形成されていることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項３】
請求項２において、ナット（１０）は、ナット（１０）を押圧してネジ形延長部（１１）上に位置しているねじの変形により内側ねじ（１３）に固着するために、内側ねじ（１３）の少なくとも一つのスリットにより外側方向における強度が低下されていることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、ナット（１０）はねじ込み器具（１５）で配置できる係合面（１４）を有することを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか1項において、肩部（５）及びクランプネジ（７）の押圧面（１６）が円錐形表面に形成されていることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項６】
請求項５において、円錐形表面が８度〜２５度の半円錐角であることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項７】
請求項６において、円錐形表面が約２０度の半円錐角であることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか1項において、受承部（３）はコネクションロッド（１８）の取付け部（１７）を備えることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか1項において、ネジ部（１）は肩部（５）の内径（１９）より外側に突出しているカラー（２０）を有することを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか1項において、ネジ部（１）のねじ山径（２１）が肩部（５）の内径（１９）よりも大きいことを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項１１】
請求項２ないし請求項４のいずれか1項において、ナット（１０）がネック（３０）を備えており、前記ネックは閉リングを形成し、ネジ形延長部（１１）の外径外側の位置においてネジ部（１）のカラー（２０）上に支持されていることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項７のいずれか1項において、クランプネジ（７）の押圧面（１６）はクランプネジ（７）の外側ねじ山（３２）と同一方向に延び、かつ同一ピッチにて形成された内側ねじ山（３１）を備え、それによりクランプネジ（７）と球状の頭部（２）との間における伝達トルクが改良できることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【請求項１３】
請求項１２において、頭部（２）に作用するねじ山数を増加するために内側ねじ山（３１）が多重になっていることを特徴とするネジの回動位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、球状の頭部を有するネジ部と受承部を有し、前記受承部は通孔の端部で頭部の下部を肩部により包接するとともに通孔においてクランプネジを受承し、同クランプネジにより頭部は選択可能な回動位置において肩部に対して押圧可能なネジの回動位置決め機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
欧州特許公開公報ＥＰ−Ａ−０６１４６４９号に開示されているネジは、移植物にねじ込む前に受承部を通じて挿入しなければならない。この移植物へのねじ込みは困難である。正確には脊椎骨矯正において、それぞれ異なる脊椎骨にねじ込まれるこの種の複数のネジはコネクションロッド及び受承部を介して互いに連結される。受承部は塔の形に形成されており、内部にネジの頭部を受承している。ネジはその頭部とともに対応シェルにて回動可能に軸受けされ、クランプネジにより直接受承部に固定されるか、またはコネクションロッドや圧力盤のような中間部材を介して間接的にクランプネジにより受承部に固定される。
【０００３】
ドイツ特許公開公報ＤＥ−Ａ−１９５４２１１６号にもプレート型の受承部を備えた同様なネジが開示されており、この受承部はネジの球面の固定前に球面の共心を中心として回動される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のネジの配置に共通していることは、ネジは受承部を通してねじ込まなければならないことである。そのため、作業性が悪く、標準的なネジを使用できないこともあった。
【０００５】
本発明の目的は、受承部を通してねじ込まなくてもよく、標準的なネジの使用ができ、作業性が高く、かつ低コストであるネジの回動位置決め機構を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者は以下の構成のネジの回動位置決め機構を発明することにより前記の課題を解決した。すなわち、ネジの回動位置決め機構において、ネジの移植後、頭部を受承部に位置させて受承部とネジ部とを連結させるために、球状の頭部はネジ部とともにねじ込むことができる独立部品として形成することである。
【０００７】
このような構成の利点は、例えば茎ネジの場合、ねじ込みが容易であることである。外科医はネジのねじ込み時に、骨組織の状態と同様にネジの位置と姿勢とを監視できる。複数の茎ネジの組み合わせにおいて、受承部は予め曲げられたコネクションロッドに暫定的に固定され、茎ネジ上に位置させることにより受承部の位置が矯正され、次に別個の球状頭部が茎ネジに固定されてクランプネジをゆるくねじ込まれる。暫定的に固定されたコネクションロッドは受承部へのねじ込みを再び緩めることができ、全ての連結が一様に締結される。脊椎骨が互いに整合している場合に、このような手順が好ましい。脊椎骨の置換が必要ならば、コネクションロッド上に整列している受承部を緩めることは意図的になしうる。さらに、この構成の利点は受承部の位置が低いこと、及び標準的な茎ネジの使用が可能であることであり、このことにより適切な回動範囲を得ることができるとともに茎ネジの挿入が容易となる。
【０００８】
さらに、本発明のネジの回動位置決め機構は以下のような構成である。
球状の頭部がネジ部のネジ形延長部とともにねじ込むことができるナットとして形成されている。
【０００９】
前記ナットは、ナットを押圧してネジ形延長部上に位置しているねじの変形により内側ねじに固着するために、内側ねじの少なくとも一つのスリットにより外側方向における強度が低下されている。
【００１０】
前記ナットはねじ込み器具で配置できる係合面を有する。
前記肩部及びクランプネジの押圧面が円錐形表面に形成されている。
円錐形表面が８度〜２５度の半円錐角である。
【００１１】
前記円錐形表面が約２０度の半円錐角である。
前記受承部はコネクションロッドの取付け部を備える。
前記ネジ部は肩部の内径より外側に突出しているカラーを有する。
【００１２】
前記ネジ部のねじ山径が肩部の内径よりも大きい。
前記ナットがネックを備えており、前記ネックは閉リングを形成し、ネジ形延長部の外径外側の位置においてネジ部のカラー上に支持されている。
【００１３】
前記クランプネジの押圧面はクランプネジの外側ねじ山と同一方向に延び、かつ同一ピッチにて形成された内側ねじ山を備え、溝を形成する内側ねじ山のために、クランプネジが球状の頭部にねじ入れられたときに、頭部への伝達トルクが改良できる。
【００１４】
前記頭部に作用するねじ山数を増加するために内側ねじが多重になっている。頭部をネジ形延長部とともにねじ込むことができるナットとして形成することにより、標準的な茎ネジの使用が可能となる。これらのナットはスリットにより弱められるため、共に押圧されたときに反対側ねじに対して締め付けられる。そのため、ネジ部はネジ形延長部上に球状ナット用の当接部を必ずしも必要としない。ナットはその高さも調節可能であり、それから共に押圧されることにより反対側ねじに固定される。また、凹形の係合面によりナットの高さ調節が容易となる。受承部の肩部及びクランプネジの押圧面は円錐形に形成されている。円錐面の半円錐角αは８°<α<２５°の範囲に設定されているため、良好なクランプが得られるとともに大きなスペースを必要としない。力が加えられる点は実際には頭部の球面に対する円錐面と同じ位置であり、弾性変形や僅かな塑性の変形による製造公差はほとんど関係ない。スリットで弱められたナットのスプリングはこれら一定の力の加えられる点に合わせることができる。円錐面と球面との間の摩擦力に加えて、平坦状となるような弾性変形及び塑性の変形が生じ、これにより構成材が球面凹所に押し出され、回動に対抗するように作用する。このような連結形態により、ネジ部のカラーの有無に関係なく使用でき、ネジ形延長部における高さ調節ができ、さらに実際のネジ部のねじ山直径が受承部の肩部の内径よりも大きくできる。
【００１５】
いま、ナットに上部からのみスリットがあり、ナットの下部においてネジ形延長部の外径外側の位置に形成された閉リング形のネックがネジ部のカラーに支持されていると仮定する。すると、この閉リング形ネックは、ナットが回転されるときにネジ部のカラーに対して張力をかけることができる。これにより、ナット表面に作用する特定の伝達トルクにおける低い曲げ応力ピークがネジ形延長部上において生じるという利点がある。
【００１６】
さらに、クランプネジのクランプ面に螺旋形の溝としてねじを形成することにより、伝達トルクが改良できる。前記溝はクランプネジの外側ねじと同一の方向に延び、かつ同一のピッチである。これにより、溝が螺旋に延びる方向と、溝の頭部に対する相対移動とがクランプ時に一致することが保証される。突出したねじ部分は、力が変ることなく形状が一定に保持される連結が達成れるまでねじ部分自身及び頭部の球面を塑性変形させる。前記の力及び形状が保持される連結は特に頭部への曲げトルクの伝達に好ましい。原則として、ねじ付孔部に入れられ、クランプネジ及び孔部内側にある押圧面によって固定された頭部は、押圧面に形成されたねじがクランプネジの外方螺刻部が延びる方向及び同螺刻部のピッチと同一であることにより、最大曲げトルクの伝達が良好になる。螺旋形のねじの深さはクランプするのに大きくする必要はないため、螺旋形のねじを多くすることが有益である。伝達可能なトルクを良好にすることは、変形が弾性変形の範囲内であるときにも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳述する。
図１〜図５は、球状の頭部２を有するネジ部１と受承部３とから成る本発明のネジの回動位置決め機構である。受承部３は通孔４の端部で頭部２の下部６を肩部５により包接している。前記通孔４では、頭部２が設定可能な回動位置８においてクランプネジ７により押圧されて当接部が形成される。前記頭部２は、ネジ部１の移植後、頭部２を受承部３上に位置させて受承部３とネジ部とを連結させるために、ネジ部１とともにねじ込むことができる独立部品９として形成されている。
【００１８】
図１〜図５、図１５、図１７において、同様な受承部３が図示されている。この受承部３は、固定機構１７として、孔２８内にコネクションロッド１８を受承し、このコネクションロッド１８はねじ内部２９内で１個または２個の設定ネジ２４により固定されている。通孔４を有する取付け部（図１７参照）が片側に形成され、通孔４は孔部２８に対して横方向に離れた位置に配置されており、通孔４の下部には内側に突出したリング形の肩部５が形成されている。肩部５の上方において通孔４が拡径され、肩部５によって茎ネジの球状の頭部９、１０が包接され、球状頭部９、１０はクランプネジ７により肩部５に対して押圧されている。茎ネジ１は、茎ネジ１とともにねじ込める球状頭部２を独立部品として備えているため、頭部２の回動性を考慮せずに茎ネジは多様な形態のものが使用できる。
【００１９】
図１の茎ネジ１はカラー２０を具備し、このカラー２０は茎ネジ１をねじ込むために外形が六角形に形成されている。カラー２０は内側にねじが形成された孔を有し、受承部３が配置された後、この孔の内側六角形状部２３に球状頭部９が受承されてねじ込まれる。球状頭部９はカラー２０の上面及びねじの終端によって形成される当接部に対して強く押しつけられる。肩部５は十分なクリアランスをもって頭部２の下部６を捕捉していることが重要であり、これにより肩部５に頭部２が接して配置されたときの回動範囲が決定される。クランプネジ７は内側六角形状部２３を有するカバーネジとして形成されている。前記内側六角形状部２３の代わりに軸から離間した２つの空孔も、カバーネジ７を回転するための力を加える面とすることができ、カバーネジ７と肩部５との間にほぼ閉塞された空間が形成される。
【００２０】
図２において、図１に類似した受承部３が頭部９に対し回動位置８において図１と類似したカバーネジ７によって固定されている。この頭部９は茎ネジ１のネジ形延長部にねじ込めるナット１０として形成され、ナット１０はカラー２０に接して配置されている。茎ネジ１の実際のねじ山直径２１は肩部５の内径１９（図５）よりも大きくてもよい。ナット１０の球半径の大きさは、肩部５及びクランプネジ７の押圧面の直径と一定の関係にある。前記肩部５及びクランプネジ７の押圧面の直径は、以下に述べるように円錐形押圧面の円錐角の大きさにより決定される。
【００２１】
図３、図４、図１５は比較的長めのネジ形延長部１１を有する標準的な茎ネジ１を図示している。図３において、クランプネジ７は僅かに通孔４内部へ嵌め入れられている。この場合、図１５に示すように肩部５の押圧面及びクランプネジ７の押圧面１６が半円錐角αが８度〜２５度の円錐形表面ならば、クランプネジ７は中心の回動位置から±１５度の偏差２５を許容する。円錐形表面の利点は、ナット１０が意図的に弱められた結果、内部方向に変形した場合でもナット１０への力の加えられる点が保持できることである。この場合、半円錐角αが約２０度であることが好ましい。茎ネジ１のネジ形延長部１１はナット１０の高さより長いため、円錐形孔部がクランプネジ７内部に形成され、この円錐形孔部は最大回動範囲を可能にする。クランプネジ７は上面に切り込みが形成され、この切り込みによりねじ込み具で取り扱えるようになっている。図４において、クランプネジ７は球状のナット１０上に固定されている。ナット１０とネジ形延長部１１との間のクリアランスがなくなるまでナット１０が内部方向に変形しない限り、カラーとねじの上のナット１０を締結することにより生じる摩擦力のみにより受承部３のねじ軸に関して茎ネジに伝達されるトルクが発生する。
【００２２】
図７〜図１４は、スリット１２により強度が低下されたナット１０の各形態を図示している。このスリット１２はねじを通過して形成され、ナット１０が円錐形表面１６、５の間に押圧されたときにねじ通路の内部方向への変形及びネジ形延長部１１へのクランプを得るためである。図７〜図１０、図１４のナット１０では、スリット１２が茎ネジの軸を通る平面上に形成されている。図１１〜図１３のナット１０では、茎ネジの軸に垂直な平面上に形成されている。ナット１０のねじ山１３の直径が小さくなるのであれば、切り込みやノッチによる他の強度低下も考慮できる。ナット１０の外側には円筒形切込みの係合面１４が形成され、この係合面１４により突起部２６を有するねじ込み器具１５（図１６参照）でナット１０が取扱える。
【００２３】
図５は当接面を備えないナット１０の繋設を図示している。茎ネジのねじ込みは上面の内側六角形状部２３によりなされる。茎ネジ１のねじ山径２１は肩部５の内径１９よりも大きめでもよいが、この茎ネジ１をねじ込んだ後、受承部３が配置される。次に、ナット１０がネジ形延長部１１の適当な高さにねじ込まれる。それから、クランプネジ７がねじ込まれ、受承部３は適切な方向に回動される。クランプネジ７が受承部３に対して堅く締められると、変形可能なナット１０はねじに堅置される。円錐形表面１６、５及び切り込み１４の数、サイズにより、ナット１０と押圧面１６、５との堅固な連結を可能にする局部塑性変形を意図的に生じさせる。
【００２４】
本発明の規格性の性質を説明するために、図６の実施例により説明する。図６には、標準的な茎ネジ１と、図３と同様の受承部３が固定ナット２７の回転後の平面に対して互いに直接かつ調整可能に固定されている。肩部５は、カラー２０と固定ナット２７との間で挟持されている。
【００２５】
図１８、図１９に図示したナット１０には上方から3分の2の位置までのスリットが形成されているため、連結ネジ部は内側ねじ１３の下方部分を占める。さらに、頚部３０が勾配をもって外方に突出するように形成され、ネジ部１のカラー２０上に支持されている。図示しない回転具を使用して、ナット１０は係合面１４において把持され、偏向力に抗してカラー２０に向かってねじ込まれる。ナット１０の球面に作用する曲げトルクは、主に頚部３０に圧縮応力の増加及びネジ部１のネジ形延長部１１に張力の増加を生じる。純粋な曲げ応力と中立相との対照、及び純粋な曲げ応力と張力、並びに外側方向に増加する圧縮力との対照においてネジ形延長部１１は断面全体にわたって張力が作用して、低い張力ピークが生じている。
【００２６】
図２０、図２１、図２２において、頭部のクランプネジ７の別例が図示されている。押圧面１６は、螺旋形溝の複数ねじ３１、３１ａが形成された内面円錐形の部分である。溝３１ａは頭部球面と複数ねじとを通過するように、クランプネジ７の外側ねじ山３２と同一方向に延び、かつ同一ピッチにて形成されている。大きな引き込みトルクの伝達を得るため、4ヶ所の斜め方向に配置された溝３４がクランプネジの上端部に形成されている。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、ネジのねじ込みが容易であり、標準的な茎ネジの使用が可能であるとともに受承部の高さを低く設定でき、さらには適切な回動範囲が得られるため、作業性を高めることができるとともに、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ネジとして形成された独立の球状頭部を備えた茎ネジの一部破断正面図。
【図２】ナットとして形成された独立の球状頭部を備えた茎ネジの一部破断正面図。
【図３】ナットとして形成された独立の球状頭部と、回動可能な受承部を備えた標準的な茎ネジの一部破断正面図。
【図４】図３の茎ネジに固定されたコネクションロッドが配置された一部破断正面図。
【図５】高さの調節ができるナットとして形成されたカラーのない球状頭部を備えた茎ネジの一部破断正面図。
【図６】図３の茎ネジにおいて、軸の回動ができない取付け部のために、クランプネジとナットの代わりに異なる大きさの固定ナットを配置した一部破断正面図。
【図７】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの概略図。
【図８】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの別例の概略図。
【図９】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの別例の概略図。
【図１０】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの別例の概略図。
【図１１】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの別例の概略図。
【図１２】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの別例の概略図。
【図１３】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの別例の概略図。
【図１４】スリット、係合面及びねじ軸方向への突出部を有するナットの別例の概略図。
【図１５】受承部の半円錐角とクランプネジとを示す図３の拡大図。
【図１６】図７、図８、図９のナットを取扱えるねじ込み器具の頭部の概略図。
【図１７】ネジ部に連結された受承部の外観の縮小概略図。
【図１８】ネジ部の肩に支持するために形成されたネックを備えた別の実施例のナットの縦断面の拡大概略図。
【図１９】図１８のナットの平面図。
【図２０】別の実施例のクランプネジの縦断面の拡大概略図。
【図２１】図２０のクランプネジの平面図。
【図２２】図２０のクランプネジで、球状の頭部に接する押圧面上に内側ねじを形成した箇所の一部拡大図。
【符号の説明】
１…ネジ部、２…頭部、３…受承部、４…通孔、５…肩部、６…頭部の下部、７…クランプネジ、８…回動位置、９，１０…ナット、１１…ネジ形延長部、１２…スリット、１３…内側ねじ、１４…係合面、１５…ねじ込み器具、１６…押圧面、１７…取付け部、１８…コネクションロッド、１９…肩部の内径、２０…カラー、２１…ネジ部のねじ山径、３０…頚部、３１…内側ねじ山、３２…外側ねじ山。
【図１】
0004131766.tif 000002
【図２】
0004131766.tif 000003
【図３】
0004131766.tif 000004
【図４】
0004131766.tif 000005
【図５】
0004131766.tif 000006
【図６】
0004131766.tif 000007
【図７】
0004131766.tif 000008
【図８】
0004131766.tif 000009
【図９】
0004131766.tif 000010
【図１０】
0004131766.tif 000011
【図１１】
0004131766.tif 000012
【図１２】
0004131766.tif 000013
【図１３】
0004131766.tif 000014
【図１４】
0004131766.tif 000015
【図１５】
0004131766.tif 000016
【図１６】
0004131766.tif 000017
【図１７】
0004131766.tif 000018
【図１８】
0004131766.tif 000019
【図１９】
0004131766.tif 000020
【図２０】
0004131766.tif 000021
【図２１】
0004131766.tif 000022
【図２２】
0004131766.tif 000023