(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単独骨もしくは複合骨、場合によっては分離している骨の引き離し、延長、もしくは骨亀裂部のブリッジを行うために軸方向に相互移動可能な少なくとも第１のエレメント（１）と第２のエレメント（２）で構成され、骨髄の中に挿入可能な髄内釘を備えた骨伸延装置で、
第１のエレメント（１）を第２のエレメント（２）に対し軸方向に相互移動させる目的で保持部材（１０）を配し、この保持部材が第１のエレメント（１）に対して支持され、かつ、保持部材（１０）と第２のエレメント（２）の間の一端に、少なくとも１つの形状記憶素材製のワイヤー（１３）を含んで構成された動作装置（１１）を、保持部材（１０）と第２のエレメント（２）の間の他端に引張装置（１２）を配置し、
動作装置（１１）の収縮により第１のエレメント（１）が第２のエレメント（２）に対して延伸し、第２のエレメント（２）の摺動部材（５）は第１のエレメント（１）に固定された保持部材（１０）に対し延伸方向（Ｘ）に可動であることを特徴とする骨伸延装置。
【請求項２】
可動部材（１もしくは２）に摺動部材（５）が接続され、それが保持部材（１０）を固持していることを特徴とする請求項１に基づく骨伸延装置。
【請求項３】
摺動部材（５）の一端に支持体（６．２）が付いていることを特徴とする請求項２に基づく骨伸延装置。
【請求項４】
動作装置（１１）が摺動部材（５）の支持体（６．２）と保持部材（１０）の間に配置され、場合によってはその支持体（６．４または６．５）を介して、これらと結合されることを特徴とする請求項３に基づく骨伸延装置。
【請求項５】
保持部材（１０）およびもしくはエレメント（２）あるいはエレメント（１）に少なくとも１つのロック装置（７．１、７．２）を、とりわけ噛み合い動作をするロック部材（９．１、９．２）付き切欠きとして配置し、保持部材（１０）からエレメント（２）に伝えられる力により、エレメント（１）が（Ｘ）方向に戻されるのを防止することを特徴とする請求項１ないし４の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項６】
エレメント（２）がエレメント（１）方向に戻るのを、ラッチ可能なロック部材（７．１）により防止することを特徴とする請求項５に基づく骨伸延装置。
【請求項７】
エレメント（１、２）が中空プロファイルとして形成され、その際、エレメント（２）がエレメント（１）の内部を摺動できるように配置されることを特徴とする請求項１ないし６の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項８】
動作装置（１１）が少なくとも部分的に形状記憶素材で作られることを特徴とする請求項１ないし７の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項９】
動作装置（１１）が１つのばね部材およびもしくは複数のワイヤー（１３）から構成され、これらが絶縁され、ワイヤー（１３）が形状記憶素材で作られることを特徴とする請求項１ないし８の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項１０】
動作装置（１１）の作動により、エレメント（２）の摺動部材（５）が保持部材（１０）に向かって移動することを特徴とする請求項１ないし９の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項１１】
動作装置（１１）に通電したときに、ワイヤー（１３）が発熱し、動作装置（１１）の収縮を引き起こすことを特徴とする請求項９または１０に基づく骨伸延装置。
【請求項１２】
動作装置（１１）の作動後、および場合によっては通電停止後に冷却が起き、引張装置（１２）の力の作用下で動作装置（１１）の部材が変形し、元の形状に戻ることを特徴とする請求項１１に基づく骨伸延装置。
【請求項１３】
引張装置（１２）が少なくとも部分的に形状記憶素材で作られ、かつエレメント（２）の支持体（６．１）と支持体（６．２およびもしくは６．５）の間に位置することを特徴とする請求項１ないし１２の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項１４】
引張装置（１２）が引張ばね部材（１４）もしくは圧縮ばね部材（１５）およびもしくは複数のワイヤー（１３）で構成され、これらが絶縁され、かつワイヤー（１３）が形状記憶素材で作られることを特徴とする請求項１ないし１３の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項１５】
引張装置（１２）に通電したときに、とりわけワイヤー（１３）が発熱し、それが引張装置（１２）の収縮を引き起こすことを特徴とする請求項１３もしくは１４に基づく骨伸延装置。
【請求項１６】
引張装置（１２）、とりわけワイヤー（１３）の収縮により、保持部材（１０）がエレメント（２）に向かって延伸方向（Ｘ）に、ラッチ可能な形で移動することを特徴とする請求項１５に基づく骨伸延装置。
【請求項１７】
引張装置（１２）の作動後に通電停止による冷却と、それに伴う引張装置（１２）、とりわけワイヤー（１３）の伸長が生ずることを特徴とする請求項１６に基づく骨伸延装置。
【請求項１８】
動作装置（１１）と引張装置（１２）が交互に作動することを特徴とする請求項１ないし１７の少なくとも１項に基づく伸延装置。
【請求項１９】
動作装置（１１）もしくは引張装置（１２）に最低１つの加熱装置が配置されることを特徴とする請求項１ないし１８の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２０】
動作装置（１１）およびもしくは引張装置（１２）が形状記憶合金製のパイプまたはパイプ状部材として構成され、これらに収縮のための加熱装置が配置されることを特徴とする請求項１ないし１９の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２１】
動作装置（１１）およびもしくは引張装置（１２）へのエネルギー供給が非接触方式により、場合によっては誘導により行われることを特徴とする請求項１ないし２０の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２２】
動作装置（１１）およびもしくは引張装置（１２）に、加熱と冷却の監視、開ループ制御および閉ループ制御のために温度測定部材、場合によっては温度センサーが配置されることを特徴とする請求項１ないし２１の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２３】
動作装置（１１）およびもしくは引張装置（１２）に、センサー部材およびもしくは制御部材が配置され、これらがスイッチ作動回数を計数し、伸延距離を決定することを特徴とする請求項１ないし２２の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２４】
エレメント（１、２）に保持部材（１０）およびもしくはエレメント（１）の限界位置を検出するための接触部材が配置されることを特徴とする請求項１ないし２３の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２５】
伸延力を監視する力センサーが第１及び第２のエレメント（１、２）に、およびもしくは引張装置（１２）およびもしくは動作装置（１１）に配置されることを特徴とする請求項１ないし２４の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２６】
第１及び第２のエレメント（１、２）が、ガイドノッチもしくはガイドノーズあるいはこれらに類する回転防止機構を有し、入れ子により、もしくは相接して軸方向にガイドされ、移動することを特徴とする請求項１ないし２５の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【請求項２７】
動作装置（１１）およびもしくは引張装置（１２）の最低１本のワイヤー（１３）が、保持部材（１０）の中およびもしくは最低１つの支持体（６．１ないし６．５）の中を通っていることを特徴とする請求項９ないし２６の少なくとも１項に基づく伸延装置。
【請求項２８】
動作装置（１１）およびもしくは引張装置（１２）を外部から、場合によっては誘導によって加熱できることを特徴とする請求項１ないし２７の少なくとも１項に基づく骨伸延装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単独骨もしくは複合骨、場合によっては分離している骨の引き離し、延長、もしくは骨亀裂部のブリッジを行うために軸方向に相互移動可能な少なくとも第１のエレメントと第２のエレメントで構成され、骨髄の中に挿入可能な髄内釘を備えた骨伸延装置に関する。
【０００２】
【背景の技術】
このような装置としては従来多種多様な形態および構造のものが知られており、また市販されている。この骨伸延装置の目的は、骨物質を身体に合せて整復することにある。例えばＥＰ  ０３４６  ２４７  Ｂ１では、骨の２つの部位を機械的に移動させる髄内釘が示されている。ただしこの方法では、調整および牽引が容易にはできないという欠点があった。またＤＥ  ３９  ２１  ９７２  Ｃ２でも同じく機械的な方法で伸長可能な髄内釘が示されている。
ＵＳ  ５，４１５，６６０には、圧力駆動の形状記憶素材製アクチュエーターが引張装置に圧力を加え、その引張装置により摺動ロッドがハウジングに向かって動かされる伸延装置が記述されている。引張装置の戻り動作にはばね部材が使用される。
ＦＲ  ２  ７２６  ４６０では、第１のエレメントが第２のエレメントに対して移動するようになっており、２個のロック部材の間で、圧力駆動のアクチュエーターが圧力作用時に片方のロック部材を他方のロック部材に向けて移動する伸延装置が公表されている。引き戻しと引き合わせには、張力を加えたばね部材が使用される。
【０００３】
いずれにしても従来の装置は概して外形が大きすぎ、しかも効果が不十分であった。従って、従来方法では骨に及ぼし得る伸延力に限界があった。
【０００４】
また従来方法による装置の多くは構造が複雑で取り扱いが面倒であり、特に調整のために頻繁に外科的侵襲を必要とする点が不利であった。
【０００５】
さらに従来の骨伸延装置は、その構造の複雑さ故に小型化に限界があり、極小の骨には大抵の場合適さなかった。
【０００６】
本発明は、骨に対する伸延力が十分に大きく、なおその力の調整が可能で、極小の骨も含めてすべての伸延可能な骨にサイズを合せて装着することができる骨伸延装置の製作を課題とする。この場合、伸延距離および伸延力は自由に設定できることが要求される。
【０００７】
上記課題を解決するために、第１のエレメントを第２のエレメントに対し軸方向に相互移動させる目的で保持部材を配し、この保持部材が第１のエレメントに対して支持され、かつ、一方では保持部材と第２のエレメントの間の一端に動作装置を、他方では保持部材と第２のエレメントの間の他端に引張装置を配置している。
【０００８】
本発明においては、内側に挿入されたエレメントもしくは外側に装着されたエレメントが摺動可能なように配置されている。エレメントの端部は個々の骨部に結合される。
【０００９】
固定部材のところには摺動部材が備わっており、この上を保持部材が軸方向に動く。保持部材はロック装置により外側エレメントに保持されている。ロック装置には多様な種類のものを使用することができる。保持部材は動作装置を介して摺動部材の端部に結合されている。
【００１０】
動作装置は軸方向もしくはコイル状に巻いたワイヤーで形成され、いわゆる形状記憶合金を使用することにより、加熱することで長さを大きく変化させることができる。軸方向に巻いたワイヤーは全長の数％収縮し、この結果ばねが伸長する。保持部材が両エレメントに交互に支持されることにより、一方およびもしくは他方のエレメントが強制的に移動する。
【００１１】
電流供給を断つことにより動作装置が冷却され、ワイヤーは弛緩する。これにより摺動もしくは運動可能なエレメントに結合されている引張装置が保持部材を一方向に引き戻す。
【００１２】
引張装置にも、通電により長さが変化するワイヤー部材を使用することが望ましい。形状記憶合金製ワイヤーに通電することでワイヤーが加熱されて収縮する。内側エレメントがロック装置によって外側エレメントに支持されるため、保持部材は一方向に移動する。この動作は任意に繰り返すことができる。
【００１３】
動作装置および引張装置に用いるワイヤーの数、また摺動部材の支持体から保持部材までの距離もしくは保持部材から内側エレメントまでの距離を介して、必要な伸延距離および伸延力を正確に設定することができる。要求に応じて引張部材の代わりに引張ばねもしくは圧縮ばねを使用することもできる。
【００１４】
加熱用の形状記憶合金製ワイヤーは、例えば皮下に配置された伝導体に接続される。この方法によれば電磁誘導により、外科手術の必要なく長期間にわたり骨伸延装置を操作することができる。
【００１５】
要約すれば、本発明により、形状、大きさ、および技術的実現方法において、伸延を必要とするすべての骨に適合する骨伸延装置を実現することができる。伸延動作はワイヤーの数あるいは長さを変更することにより正確に設定することができる。本骨伸延装置は可能な限り小型の形状で高い伸延力を要求される場合にも適する。
【００１６】
【発明を実施するための最良の形態】
図１では、本発明による骨伸延装置Ｒ1は管状のエレメント１を有し、その中にはエレメント２が径方向に適合する形で挿入され、軸上Ｘ方向に運動する。エレメント１の端部には閉塞用のカバー３が取り付けてある。カバー３には開口部４が設けられており、エレメント１をねじ部材などにより骨に固定することができる。
【００１７】
エレメント２の中には端部から摺動部材５が挿入されており、その突出部先端には同様に骨への固定用として開口部４が設けられている。摺動部材５はエレメント２に固定することができる。
【００１８】
摺動部材５は、開口部４の近位に設けられた支持体６．１を有する。また摺動部材５はエレメント１のカバー３側の端部に支持体６．２を有する。
【００１９】
エレメント２は端部に内向きにロック装置７．１を有し、同装置はロック部材９．１により、ここに詳細を示していない切欠き８と結合している。ロック装置７．１すなわちロック部材９．１は、エレメント１の切欠き８に噛み合い、エレメント２のＸ方向の運動およびもしくはエレメント１の反Ｘ方向の運動のみが可能となるように形成されている。摺動部材５はエレメント２より長く形成することが望ましい。
【００２０】
本発明の実施形態に基づき、同じくロック装置７．２を有する保持部材１０がエレメント１の内部に配置されている。保持部材１０は摺動部材５の上を軸方向に運動する。このロック装置７．２は同様にロック部材９．２を備え、同部材は同じくエレメント１内部に設けられた対応する切欠き８に噛み合っている。保持部材１０はエレメント１の内部を軸方向に運動する。保持部材１０がカバー３の方向に移動することにより、エレメント２の切欠き８に噛み合っているロック部材９．２がエレメント１を反Ｘ方向に引っ張る。ロック爪９．１は噛み合わずに切欠き８を超えて移動する。保持部材１０が反対方向に戻る場合、エレメント２は切欠き８に噛み合った固定部材２のロック部材９．１により逆軸方向への運動を妨げられ、ロック部材９．２は噛み合わずに切欠き８を超えて移動する。保持部材１０は両側に支持体６．４および６．５を有する。
【００２１】
本発明において動作装置１１は保持部材１０と摺動部材５の間、すなわち支持体６．４と６．５の間に組み込まれる。さらに引張装置１２はエレメント２の支持体６．１と保持部材１０の支持体６．５の間に組み込まれ、保持部材１０とエレメント２を結合している。
【００２２】
本実施形態において、動作装置１１は支持体６．２および６．４に巻き付けたワイヤー１３から形成される。このワイヤー１３は形状記憶合金から成ることが望ましい。ワイヤー１３は電気接点を設けることなく巻くか、もしくは絶縁を施し、外部から給電できるようにする。
【００２３】
引張装置１２は本実施形態においては形状記憶合金製ワイヤー１３から成る。同ワイヤーはエレメント２の支持体６．１および保持部材１０の支持体６．５に巻き付けることが望ましい。
【００２４】
本骨伸延装置Ｒ1は伸延すべき骨に使用し、公知の方法により骨ブリッジもしくは骨伸延を行う。両エレメント１、２はここには図示していない骨の部分に、例えばエレメント１、２の開口部４を通して固定部材を噛み込ませることにより固定される。
【００２５】
伸延を行うには動作装置１１を作動させる。このとき単数または複数のワイヤー１３に通電すると、ワイヤーは断面積が小さくオーミック抵抗が高いため発熱する。この発熱により形状記憶合金から成るワイヤーは特定の温度いわゆる限界温度以上になると収縮する。摺動部材５の支持体６．２と保持部材１０の支持体６．４との距離が大きくなるほど、動作装置１１を加熱したときのワイヤー１３の収縮は大きい。この収縮により摺動部材５に支持体６．２、６．４を介して圧力がかかり、エレメント２がエレメント１からＸ方向に押し出される。このとき保持部材はロック装置７．２によりエレメント１に支持されているので、反対方向への移動が抑制される。この場合、ロック部材９．２はエレメント１の切欠き８に噛み合っていることが望ましい。
【００２６】
この方法によりワイヤー１３の選択および支持体６．２と６．４の距離を介して伸延作用が生じる。この場合ワイヤーの数により、伸延力を正確に計算して決定することもできる。
【００２７】
給電を断つことにより動作装置１１は冷却される。ワイヤー１３は弛緩する。
【００２８】
ついで引張装置１２を例えば通電によって作動させることにより、保持部材１０の支持体６．１と６．５との間に配置された形状記憶合金製ワイヤー１３が加熱されて収縮する。この収縮から上記と同様の運動が生じ、保持部材１０が元の位置に戻る。同時に動作装置１１のワイヤー１３には再び張力がかかる。
【００２９】
この過程は任意に繰り返すことができる。上記に示した方法でエレメント２がエレメント１から、およびもしくはエレメント１がエレメント２から引き出される。本発明の範囲内においてはエレメント１および２を中実プロファイル、正方形プロファイル、もしくは類似のプロファイルで成形することもできる。
【００３０】
さらに本発明の範囲内では、エレメント１および２の相互運動を軸方向に限定し、径方向に動かないようにすることもできる。このためにはガイドノッチなどを使用するとよい。
【００３１】
本発明の別の実施形態として、基本的には図１に示した骨伸延装置Ｒ1と同様に構成された骨伸延装置Ｒ2を図２に示す。動作装置１１と引張装置１２のワイヤー１３の向きを逆にすることにより、全長の短い構造が実現される。これは例えば手の部分の極めて短小な管状骨を扱う場合に有利である。
【００３２】
この骨伸延装置Ｒ2の作動方法は上記に準ずる。
【００３３】
本発明の更に別の実施形態として、図１に示した骨伸延装置Ｒ1とほぼ同様に構成された骨伸延装置Ｒ3を図３に示す。異なる点は、引張装置１２が引張ばね部材１４として形成されていることである。そのためワイヤー１３は必要なくなる。引張ばね部材１４の一端はエレメント２の支持体６．１に、他端は保持部材１０の支持体６．５にそれぞれ固定されている。
【００３４】
動作装置１１が作動すると、ワイヤー１３の加熱後に摺動部材５が、噛み合い固定されている保持部材１０に向かってＸ方向に移動し、同時に引張ばね部材１４に張力がかかる。上記と同様の方法でロック部材９．２がエレメント１を軸方向に引っ張る。
【００３５】
給電を断つことにより動作装置１１は冷却される。これにより張力がかかった引張ばね部材１４がワイヤー１３を元の長さまで引き伸ばす。ロック部材の戻り動作は骨伸延装置Ｒ1の場合と同様である。このようにしてエレメント２をエレメント１から移動させることができる。
【００３６】
本発明の範囲内においては、エレメント１、２を円、多角形、正方形などの中空プロファイルとし、相互に摺動可能なものとして形成することができる。またエレメント１、２を中実プロファイルとして相互に摺動可能なものとして形成することもできる。
【００３７】
本発明のさらに別の実施形態として図４に示した骨伸延装置Ｒ4においては、保持部材１０の支持体６．５とエレメント２の支持体６．１との間に動作装置１１と引張装置１２が配置されている。これにより軸方向に極めて短い構造が実現される。引張装置１２のワイヤー１３は限界温度以上に加熱されると張力がかかり、動作装置１１の圧縮ばね部材１５に応力が加わる。これにより支持装置１０は図中Ｘ方向に引っ張られる。その結果、図１の説明で示した噛み合いが実現される。
【００３８】
冷却後は圧縮ばね部材１５が緩むことにより、エレメント１およびもしくはエレメント２が図中Ｘ方向もしくはその反対方向に動く。これと同時にワイヤー１３が元の長さまで伸長する。
【００３９】
この実施形態においては、摺動部材５は軸方向の力を受けず、保持部材１０のガイドとしてのみ働く。
【００４０】
本発明のさらに別の実施形態として図５に示した骨伸延装置Ｒ5においては、動作装置１１は、形状記憶合金製ワイヤー１３に代わり、限界温度を超えると伸長する圧縮ばね１６で形成されている。この場合、動作装置１２の圧縮ばね部材１５が引き伸ばされる。圧縮ばね１６が冷却されると、この力により動作装置１２は元の長さに戻る。噛み合い機構の動作は上記と同様である。
【００４１】
さらに本発明の範囲には、形状記憶合金製ワイヤー１３に絶縁を施すことにより、ワイヤー１３が伸縮できるようにする方法も含まれている。ワイヤー１３は断面積が小さいため、通電によって発熱する。ワイヤー１３は形状記憶合金から成るため、ここで発生した熱はワイヤー１３を収縮するのに利用される。動作装置１１および引張装置１２のワイヤー１３は、ここに図示されていない装置によって、例えば皮下に配置されたエネルギー供給装置に接続される。そして適切な誘導センサーを介して、骨伸延装置Ｒ1ないしＲ5の作動のための電気エネルギーを伝達することができる。この方法により骨伸延の状態に関する情報を伝達することもできる。
【００４２】
骨伸延装置のワイヤー１３またはその他の部材を外部から直接誘導加熱することも可能であるため、エネルギー変換器等を設ける必要はない。このような加熱は例えば外部から両端に交流電磁場を生み出すことにより実現できる。電子的な開ループ制御および閉ループ制御は省略してもよい。
【００４３】
さらに、骨伸延装置Ｒ1ないしＲ5の動作装置１１もしくは引張装置１２には、温度の開ループ制御および閉ループ制御を正確に行えるように、適切な温度センサーを取り付けることも考慮されてよい。同時にこの温度センサーは、加熱後の動作装置の弛緩時に冷却が行われているかを点検するのに使用することもできる。引張装置１２は冷却後に作動する。
【００４４】
この種の温度センサーを用いれば、動作装置１１もしくは引張装置１２に交互に通電することができ、スイッチ作動回数を数えることにより、達成された伸延距離を計算することもできる。
【００４５】
また例えば動作装置による収縮もしくは引張装置１２による伸長の際に保持部材１０の限界位置を定めるために電気的もしくは機械的な接触部材を設けることも有用である。接触部材は、動作装置１１と引張装置１２の交互通電、もしくは接触回数の計数および達成された伸延距離の計算に利用することもできる。
【００４６】
さらにまた、電気誘導、磁歪、磁気抵抗、もしくはエレメント１、２の移動による長さの増大に伴う電気抵抗変化などの物理的原理に基づいて作動する測長システムにより移動距離の絶対値を測定することもできる。
【００４７】
骨の伸延の測定もしくは粉砕骨のブリッジのためには、伸延力を監視する力センサーを用いることもできる。これによっても骨の伸延に対して効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
本発明の利点、特徴および詳細について、実施形態例および図面を示して以下に説明する。図面の示すところは下記のとおりである。
【図１】  発明の動作装置および引張装置を伴った骨伸延装置の少なくとも一部を表示した断面図である。
【図２】  図１に基づき、骨伸延装置の別の実施例を示した断面図である。
【図３】  図１および図２に基づき、引張部材として引張ばねを使用した骨伸延装置の断面図である。
【図４】  図３に基づき、動作装置として圧縮ばねを使用した骨伸延装置の断面図である。
【図５】  図４に基づき、動作装置として形状記憶素材の圧縮ばね部材を、また引き装置として圧縮ばねを使用した骨伸延装置の断面図である。
【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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