(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材とを接続する接続装置において、
前記第１の部材を介して脊柱の第１の部分に接続される第１の接続部分（４０）及び該第１の接続部分から延びる第１のフランジ（４２ａ）を備えた第１のモジュール（２２ａ）と、
前記第２の部材を介して脊柱の第２の部分に接続される第２の接続部分（４０）及び該第２の接続部分から延びる第２のフランジ（４２ａ）を備えた第２のモジュール（２２ｂ）と、
少なくとも一部が形状記憶材料から形成され、前記第１のフランジ及び第２のフランジ（４２ａ）に隣接するように配置された第１の圧縮部材（２４ａ）と、を備え、
前記第１のフランジ（４２ａ）は、前記第２の接続部分（４０）に隣接するように配置されるとともに前記第２の接続部分（４０）の一部と重複するように配置され、前記第２のフランジ（４２ａ）は、前記第１の接続部分（４０）に隣接するように配置されるとともに前記第１の接続部分（４０）の一部に重複するように配置され、
前記第１の圧縮部材（２４ａ）は、１つの温度で第１の形状を、異なる温度で第２の形状を有し、前記第１の圧縮部材（２４ａ）が前記第１の形状にあるとき、前記第２のモジュール（２２ｂ）に対する前記第１のモジュール（２２ａ）の動きが許容され、前記第１の圧縮部材（２４ａ）が前記第２の形状にあるとき、前記第２のモジュール（２２ｂ）に対する前記第１のモジュール（２２ａ）の動きが制限される、接続装置。
【請求項２】
前記第１の圧縮部材（２４ａ）は、前記第１及び第２のフランジ（４２ａ）の双方の少なくとも一部の周りに配置され、前記第１及び第２のフランジ（４２ａ）に係合し、前記第１の圧縮部材（２４ａ）が前記第２の形状にあるとき、前記第１及び第２のフランジ（４２ａ）をそれぞれ前記第２と第１の接続部分（４０）に対して押す請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のモジュール（２２ａ）は、前記第１のフランジ（４２ａ）の概ね反対の場所において前記第１のモジュールから延びている第３のフランジ（４２ｂ）を有し、前記第１及び第３のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は、第１の対のフランジを形成し、前記第２のモジュール（２２ｂ）は、前記第２のフランジ（４２ａ）の概ね反対の場所において前記第２のモジュールから延びている第４のフランジ（４２ｂ）を有し、前記第２及び第４のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は第２の対のフランジを形成する請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の接続部分（４０）は、前記第２の対の前記フランジ（４２ａ、４２ｂ）の間に入れ子式に配置されており、前記第２の接続部分（４０）は、前記第１の対の前記フランジ（４２ａ、４２ｂ）の間に入れ子式に配置されており、前記第１及び第２のモジュール（２２ａ、２２ｂ）は、前記第１の圧縮部材（２４ａ）が前記第１の形状にあるとき互いに入れ子式の関係で移動可能である請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の対と第２の対のフランジのうち少なくとも１つのフランジ（４２ａ）は、内側に延びるリップ部分（６４ａ）を形成し、前記第１及び第２の対のフランジのうち少なくとも一方の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）の間に配置された前記第１及び第２の接続部分（４０）の少なくとも一方は肩部（６２）を形成する外面を有し、前記リップ部分（６４ａ）は前記肩部（６２）と協働し前記入れ子式関係で前記第１及び第２のモジュール（２２ａ、２２ｂ）を一時的に保持する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の対のフランジの少なくとも一方のフランジの両方のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は、前記リップ部分（６４ａ）を形成し、前記肩部（６２）は、前記外面の周りに連続して形成されている請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は、前記第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）の間に配置され、前記第１及び第２のモジュール（２２ａ、２２ｂ）は、前記第１の圧縮部材（２４ａ）が前記第１の形状にあるとき互いに回転することができる請求項３乃至６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の圧縮部材（２４ａ）は、内側環状面（７０）を形成するリングであり、前記第１及び第２のフランジ（４２ａ、４２ｂ）の各々は、前記内側環状面（７０）に概ね対応する丸くされた外面（６５ａ、６５ｂ）を形成する請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記形状記憶材料で少なくとも一部が形成された第２の圧縮部材（２４ｂ）を有し、前記第２の圧縮部材（２４ｂ）は、前記第１及び第２のフランジ（４２ａ）の両フランジの少なくとも一部の周りに配置されている請求項１乃至８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
形状記憶材料で少なくとも一部が形成された固定部材（２６ａ）を有し、前記第１及び第２の接続部分（４０）の少なくとも一方は、前記第１及び第２の部材の一方と関連するクランプ部分（５０）を有し、前記固定部材（２６ａ）は、前記クランプ部分（５０）の少なくとも一部分の周りに配置され、前記固定部材（２６ａ）は、前記固定部材（２６ａ）の１つの温度であるとき前記第１と第２の部材のうち前記一方の部材に対して前記クランプ部分（５０）が移動可能であり、前記固定部材（２６ａ）は、前記固定部材（２６ａ）が異なる温度のとき前記クランプ部分（５０）の周りで収縮し、前記第１及び第２の部材のうち一方の部材に対して前記クランプ部分（５０）の移動を制限する請求項１乃至９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記固定部材（２６ａ）は、内側環状面（８０）を形成するリングであり、前記クランプ部分（５０）は、前記内側環状面（８０）に対応する丸くされた外面を形成する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
第１の圧縮部材（２４ａ）の前記形状記憶材料と前記固定部材（２６ａ）の前記形状記憶材料は、同じ組成分を有する請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記クランプ部分（５０）は、該クランプ部分を貫通する開口（５２）を有する請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記クランプ部分（５０）は、前記開口（５２）と交差するスリット（５６）を形成する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記開口（５２）は、前記ロッド（１４）が前記開口（５２）内で屈曲することができる形状を有する請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記接続装置は、脊柱固定装置の一部分であり、前記第１の接続部分（４０）は、第１の前記クランプ部分（５０）を含み、前記第１のクランプ部分（５０）の前記開口（５２）は、前記第１の部材を受けるような寸法を有し、前記第１の部材は、前記脊柱の第１の部分に接続される形状であり、
前記第２の接続部分（４０）は、前記第２のクランプ部分（５０）を含み、前記第２のクランプ部分（５０）の前記開口（５２）は、前記第２の部材を受けるような寸法を有し、前記第２の部材は、前記脊柱の前記第２の部分に係合する形状である請求項１３乃至１５の何れか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の部材は、脊柱ロッド（１４）であり、前記第２の部材は、骨固定部材（１６）、横方向ロッド、椎骨フック、及び骨ボルトからなる群の内の１つである請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第１の部材と第２の部材とを接続する接続装置において、
前記第１の部材を介して脊柱の第１の部分に接続される第１の接続部分（４０）と該第１の接続部分から延びる第１の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）とを有する第１のモジュール（２２ａ′）と、
前記第２の部材を介して脊柱の第２の部分に接続される第２の接続部分（４０）と該第２の接続部分から延びる第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）とを有する第２のモジュール（２２ｂ′）と、を備え、
前記第１の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）の少なくとも一方のフランジは、少なくとも一部が形状記憶材料から形成され、前記第１の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は、前記第２の接続部分（４０）に隣接するように配置されるとともに前記第２の接続部分（４０）の一部に重複するように配置され、
前記第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）の少なくとも一方のフランジは、少なくとも一部が形状記憶材料から形成され、前記第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は、前記第１の接続部分に隣接するように配置されるとともに前記第１の接続部分の一部に重複するように配置され、
前記第１及び第２の対のフランジは、１つの温度で第１の形状を、１つの温度と異なる温度で第２の形状を有し、前記第１及び第２の対のフランジが前記第１の形状にあるとき、前記第２のモジュール（２２ｂ′）に対する前記第１のモジュール（２２ａ′）の動きが許容され、前記第１及び第２の対のフランジが前記第２の形状にあるとき、前記第２のモジュール（２２ｂ′）に対する前記第１のモジュール（２２ａ′）の動きが制限される、接続装置。
【請求項１９】
前記第１の対と第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）はそれぞれ、前記第１の対と第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）が前記第２の形状にあるとき前記第２及び第１の接続部分（４０）を押す請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の対と第２の対のフランジの少なくとも一方のフランジ（４２ａ）は、内側に延びるリップ部分（６４ａ）を有し、前記第１と対と第２の対のフランジの少なくとも一方の前記フランジ（４２ａ、４２ｂ）の間に配置された前記第１と第２の接続部分（４０）の少なくとも一方は、肩部（６２）を形成する外面を有し、前記リップ部分（６４ａ）は、前記肩部と協働して前記第１と第２のモジュール（２２ａ′、２２ｂ′）を入れ子式の関係で一時的に保持する請求項１８又は１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の対と第２の対のフランジの前記少なくとも一方の対の両方のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は、前記リップ部分（６４ａ、６４ｂ）を形成し、前記肩部（６２）は、前記外面の周りで連続して形成される請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）は、前記第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）の間に配置され、前記第１及び第２のモジュール（２２ａ′、２２ｂ′）は、前記第１及び第２の対のフランジ（４２ａ、４２ｂ）が前記第１の形状にあるとき互いに対して回転することができる請求項１８乃至２１の何れか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１と第２の接続部分（４０）の少なくとも一方の接続部分は、前記第１及び第２の部材の一方に関連したクランプ部分（５０）を有し、前記クランプ部分（５０）は、少なくとも一部が形状記憶材料で形成され、前記クランプ部分（５０）は、１つの温度にあるとき前記第１及び第２の部材の一方に対して前記クランプ部分（５０）の動きを可能にし、異なる温度にあるとき前記第１と第２の部材の少なくとも一方に対する前記クランプ部分（５０）の動きを制限する請求項１８乃至２２の何れか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記フランジ（４２ａ、４２ｂ）の前記形状記憶材料及び前記クランプ部分（５０）の前記形状記憶材料は同じ組成分を有する請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記クランプ部分（５０）は、そこから延びる開口（５２）を備えている請求項２３又は２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記クランプ部分は、一対の概ね対向する側壁（５８ａ、５８ｂ）を有し、前記側壁（５８ａ、５８ｂ）は、前記開口（５２）を形成し、前記開口（５２）は、Ｃ形状の溝である請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記接続装置は脊柱固定装置の一部分であり、前記第１の接続部分は、第１の前記クランプ部分（５０）を有し、前記第１のクランプ部分（５０）の前記開口（５２）は、前記第１の部材を受けるような寸法を有し、前記第１の部材は、前記脊柱の第１の部分に接続される形状であり、
前記第２の接続部分は、第２のクランプ部分（５０）を含み、前記第２のクランプ部分（５０）の前記開口（５２）は、前記第２の部材を受ける寸法を有し、前記第２の部材は、前記脊柱の第２の部分に係合する形状である請求項２５又は２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１の部材は、脊柱ロッド（１４）であり、前記第２の部材は、骨固定部材（１６）、横方向ロッド、椎骨フック、及び骨ボルトからなる群の内の１つである請求項２７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、形状記憶技術を用いて２つまたはそれ以上の数の部材を接続するための装置に関する。限定するものではないが、特に、本発明は、脊柱固定装置に使用するための脊柱ロッドと骨固定部材とを接続する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脊柱を矯正し安定し、脊柱の種々の水準での固定を容易にするいくつかの技術及び装置が開発された。１つの型式の装置において、脊柱または椎骨の長さに
沿って屈曲可能なロッドが長手方向に配置されている。ロッドは、器具が取り付けられる特定の領域の正常な湾曲に対応して曲げるのが好ましい。例えば、ロッドは、脊柱の胸の領域の正常な後湾または腰の領域の正常な前湾を形成するために屈曲可能である。このような装置において、ロッドは、多数の固定部材を用いて脊柱の長さに沿って種々の椎骨に結合される。椎骨の特定の部分に係合するように形成された種々の固定部材が提供される。例えば、このような固定部材は、椎骨の薄層に係合するように形成されたフックである。
【０００３】
他の主な固定部材は、椎骨の種々の部分にねじ込むことができる脊柱ねじまたはボルトを含む。
屈曲可能な脊柱ロッドを用いた通常の手順において、ロッドは、脊柱の両側に配置されている。いくつかの椎体の一部に複数の固定部材が取り付けられている。ロッドは、複数の固定部材に取り付けられ、脊柱を矯正し安定させる力を脊柱に加える。
【０００４】
ロッド型固定装置の１つの例は、Danek Medical 社によって販売されたTSRH脊柱装置である。TSRH装置は、細長いロッド及び種々のフック、ねじ、ボルトを含み、これらは全て脊柱を通じての部分的な構造を形成する。TSRH装置の１つの側面において、脊柱ロッドは、アイボルトによって種々の椎骨固定部材に接続されている。この形状において、固定部材は、脊柱ロッドの側方に隣接して脊柱ロッドに係合される。TSRH装置の他の側面において、可変角度のねじがアイボルイトによって脊柱ロッドに係合される。可変角度ねじが、脊柱ロッドの平面内で平行な単一の平面に骨ねじの回転を可能にする。この可変角度ねじの詳細は、Sutterlinらに付与された米国特許第5,261,909号に示されている。TSRH装置によって達成される目的は、適当な解剖学的な位置で脊柱に脊柱フックまたは骨ねじのような椎骨固定部材を用いることができることである。またTSRH装置は、医師が最終的に締め付けるために固定部材の各々に屈曲した脊柱ロッドを容易に係合することができるようにすることである。
【０００５】
近年、「形状記憶合金」として知られる特別の材料が種々の機械的装置の構造に使用されてきた。この種の材料は、銅と亜鉛、ニッケルとチタン、銀とカドミウム、その他の「形状記憶性」を呈することは知られている公知の金属の合金であり、形状記憶合金（ＳＭＡ）から形成された特定の部品はある温度で「記憶された」形状に変形することができる。この形状記憶の特性は、ＳＭＡ合金がマルテンサイト結晶相からオーステナイト結晶相に変化するときに生じる。マルテンサイトの段階において、ＳＭＡは、比較的弱く柔軟である。ＳＭＡ部品の温度が変態温度範囲以上に上昇するとき、ＳＭＡは、オーステナイト段階に変態し、材料は比較的強くなり超弾性を有する。一般的に、形状記憶材料の強度と超弾性特性は、変態温度範囲の温度の上端に向かって増大し、その下端に向かって低下する傾向がある。形状記憶の特性を呈する多数の合金があるが、比較的一般的なＳＭＡ合金の１つは、ニッケルとチタンとの合金である。このような周知の合金の１つは、Nitinol（商品名）であり、これは、人体内に配置する装置として非常に有効であることが分かった。なぜならば、その変態温度範囲が室温と正常な人体の温度との間にあるからである。
【０００６】
これまでのロッドタイプの固定装置において、脊柱ロッドの長さに沿ってフック又は脊柱ねじの場所及び向きを固定するために止めねじが使用された。しかしながら、止めねじは、生体内で抜ける傾向があることは知られている。そのため、装置がゆるみ、従って更に手術を必要とすることになる。さらに、止めねじは、剥離や擦り傷をつくり、工具を操作して止めねじをその係合位置にねじ込むためのスペースが制限されているから、それらの設定はやっかいである。したがって、フック、ボルト、または脊柱ねじを脊柱ロッドに固定するために止めねじまたは他の同様な部材にたよることをなくす接続装置を提供するニーズがある。また、このニーズは、フック、ボルト、ねじを脊柱に接続するために使用される部品の輪郭及び大きさを最小限にする目的を含むものである。さらに、手術中に外科医によって操作されなければならない部品の数を低減することが望ましい。
【０００７】
これまで従来のロッド型の脊柱固定装置の上述した欠点を解消するための試みがなされてきたが、この分野で形状記憶技術を使用して２つの部材を係合させ接続する改良された接続装置に対するニーズが残っている。本発明は、このニーズに合致し、新しい明確な他の利点及び長所を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、形状記憶技術を使用して２つまたはそれ以上の部材を接続する接続装置に関する。
【０００９】
本発明の各形態において、接続装置は、第１の部材に接続する接続部分を有する第１のモジュールと、第２の部材に接続する接続部分を有する第２のモジュールと、を含む。本発明の各形態は、第１の部材を第２の部材に接続するための形状記憶合金を用いる。
【００１０】
本発明の１つの形態において、各モジュールは、他のモジュールの接続部分の一部に隣接し、重複するように配置されたフランジを有する。フランジに隣接するように少なくとも一部が形状記憶材料で形成された圧縮部材が配置され、モジュールの間で相対運動を可能にする１つの温度での第１の形状と、モジュールの間の相対運動を制限する異なる温度での第２の形状とを有する。
【００１１】
本発明の他の形態によれば、各モジュールはモジュールから延びる一対のフランジを有し、各対のフランジの少なくとも一方のフランジは、少なくとも一部が形状記憶材料で形成されている。各対のフランジは、他のモジュールの接続部分に隣接し、それに重複して配置される。
【００１２】
各対のフランジは、モジュールの間で相対運動を可能にする１つの温度での第１の形状と、モジュールの間の相対運動を制限する異なる温度での第２の形状とを有する。
【００１３】
本発明の他の形態において、各モジュールは、他のモジュールの接続部分の一部に隣接してその一部に重複している固定部分を有する。さらにモジュールの間で相対運動を可能にする１つの温度での第１の形状と、モジュールの間の相対運動を制限する異なる温度での第２の形状とを有する形状記憶手段が含まれる。
【００１４】
本発明の他の形態において、モジュールの一方のみが一対のフランジを有する。フランジの対は、他のモジュールの接続部分の一部に隣接してそれに重複するように配置される。形状記憶材料の少なくとも一部が形成される圧縮部材がフランジの少なくとも一部の周りに配置され、モジュールの間で相対運動を可能にする１つの温度での第１の形状と、モジュールの間の相対運動を制限する異なる温度での第２の形状とを有する。形状記憶材料から少なくとも一部が形成された固定部材が含まれ、接続部分のうち少なくとも１つがクランプ部分を含む。固定部材は、クランプ部分の少なくとも一部の周りに配置され、１つの温度のときクランプ部分と第１及び第２の部材の対応する一方の部材との間での相対運動を可能にし、クランプ部分と異なる温度のとき第１と第２との部材の対応する一方の部材との間の相対運動を制限する。
【００１５】
本発明の他の形態において、モジュールの一方のみがそれから延びる一対のフランジを有する。少なくとも一方のフランジの少なくとも一部が形状記憶材料で形成されている。フランジの対は、他のモジュールの接続部分の一部に隣接しそれに重複するように配置され、モジュールの間で相対運動を可能にする１つの温度での第１の形状と、モジュールの間の相対運動を制限する異なる温度での第２の形状とを有する。接続部分の少なくとも一方は、形状記憶材料から少なくとも一部が形成されるクランプ部分を含む。このクランプ部分は、１つの温度でクランプ部分と第１の部材と第２の部材の対応する一方との間で相対運動を可能にし、異なる温度でクランプ部分と第１の部材と第２の部材の対応する一方との間の相対運動を制限する。
【００１６】
本発明の他の形態は、一方のモジュールのみがそこから延びる一対のフランジを有する。少なくとも一方のフランジの少なくとも一部が形状記憶材料から形成される。フランジの対が、他のモジュールの接続部分の一部に隣接し重複するように配置され、モジュールの間で相対運動を可能とする１つの温度で第１の形状を有し、モジュールの間で相対運動を制限する異なる温度での第２の形状を有する。接続部分の少なくとも一方は、その少なくとも一部が形状記憶材料でつくられたクランプ部分を含む。クランプ部分は、１つの温度でクランプ部分と第１と第２の部材の対応する一方の部材との間で相対運動を可能にし、異なる温度でクランプ部分と第１と第２の部材の対応する一方の部材との間で相対運動を制限する。
【００１７】
本発明の他の形態は、モジュールの一方にリップ部分を、モジュールの他方に肩部を組み込むことを含む。リップ部分及び肩部は、第１及び第２のモジュールを入れ子式の関係に一時的に保持するように協働する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、形状記憶技術を用いて２つまたはそれ以上の部材を接続するための接続装置を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、複数の骨固定部材に脊柱ロッドを接続するために脊柱固定装置に使用する接続装置を提供することである。
本発明の他の目的は、固定されない状態で互いに部材を移動することができるようにしながら、２つの部材に係合し接続することができる接続装置を提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的、特徴、利点、長所及び種々の側面は、この明細書に含まれる図面及び詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
第１図は、本発明の１つの実施形態による脊柱固定装置１０を示す図である。装置１０は、複数の椎骨Ｖから形成された脊柱１２に取り付けられる。装置１０は、脊柱１２の両側に配置された一対の脊柱ロッド１４と、各々が脊柱Ｖの一部に取り付けられ、脊柱ロッド１４の長さに沿って固定された複数の骨固定部材１６とを含む。３つの椎骨に取り付けた例を示したが、装置１０は、椎骨のどのような数も互いに対して所定の位置に保持することができるように寸法と形状を変化させることができることを理解しなければならない。さらに、脊柱１２の各側に脊柱ロッド１４を取り付けることが望ましいが、装置１０は、脊柱１２の一方の側に取り付けられた単一の脊柱ロッド１４を含むことができる。さらに、装置１０は、広範な脊柱の病理を治療するために脊柱に関する種々の用途に使用することができる。例えば、装置１０の用途を椎間板切除術の後の固定用に脊柱の腰部領域に制限することができる。別の例として、装置１０は、脊柱側湾症のような変形を矯正するために脊柱の胸及び腰領域の全長に沿って延びることができる。他の用途において、装置１０は、脊柱の破断又は変位に続いて起こるような脊柱の固定及び安定を提供することができる。もちろん、装置１０の部品の形状は、治療すべき脊柱の領域及び施すべき治療の種類に依存して変化すべきことは当業者によって理解されよう。
【００２２】
第２図ないし第４図は、装置１０の構造及び動作に関する詳細を示すものである。第２図及び第３図に示すように、骨固定部材１６は、接続装置２０によって脊柱ロッド１４に接続される。第４図に最も明確に示すように、接続装置２０は、第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂ、第１及び第２の圧縮部材２４ａ、２４ｂ及び第１及び第２の固定部材２６ａ、２６ｂを含む。また接続装置２０は、長手方向軸線Ｌを備えている。
【００２３】
第２図を参照すると、骨固定部材１６は、骨に係合するねじを備えたねじ軸部３０を含む。１つの特定の実施形態において、ねじは椎骨Ｖのような椎骨に係合するような形状の海綿骨用ねじである。また、骨固定部材１６は上方部分３２を有する。上方部分３２は、好ましくは、（必要ではないが、）工具受け凹部３６を含む。工具受け凹部３６は、種々の型式の公知のねじ回し工具を受けるような形状とすることもできる。特定の実施形態において、工具受け凹部３６は、骨ねじを椎骨Ｖの一部にねじ込むことができるようなねじ回し工具の６角形の端部を受ける寸法を有する６角形の凹部である。上方部分３２は、円形の外面３８を有する。しかしながら、外面３８は正方形、楕円形、多数の多角形のような種々の形状をとることができることは理解すべきである。同様に、円形の断面を有する脊柱ロッド１４が示されているが、脊柱ロッド１４は、種々の他の形状構成をとることができることは理解できよう。
【００２４】
第５図ないし第７図を参照すると、第１のモジュール２２ａの種々の構造的な詳細が示されている。第１のモジュール２２ａ、２２ｂは、同一の構成を有するので、簡単にするために、第５図ないし第７図は、第１のモジュール２２ａの構成のみを示すものである。しかしながら、モジュール２２ａ、２２ｂは、特定の用途に依存して異なる構成をとることは理解できよう。第１のモジュール２２ａは、接続部分４０と、そこから延び長手方向の軸線Ｌとほぼ平行に整列された一対の対向フランジ４２ａ、４２Ｂとを有する。接続部分４０は、ほぼ円形の形状を有し、上方部分４４と、中間部分４６と、下方部分４８とを有する。接続部分４０は、少なくとも一部が上方部分によって形成されたクランプ部分５０と、中間部分４６とを有する。
【００２５】
クランプ部分５０は、それを貫通するとともに長手方向軸線Ｌにほぼ直角な開口５２を有する。１つの特定の実施形態において、開口５２は、第６図にはっきりと示すように第１の断面積領域５２ａと、第２の断面積領域５２ｂとを有する。この特定の実施形態において、第１の断面積領域５２ａは、脊柱ロッド１４の直径または骨固定部材１６の上方部分のいずれかに等しい直径を有する。第２の断面積領域５２ｂは、第１の断面積領域５２ａの直径よりいくぶん大きい直径を有する。しかしながら、開口５２は、単一で、均一な断面積を形成するように構成することができる。また、クランプ部分５０は、開口５２と交差するスリット５６を備えている。スリット５６は、上方部分４４と中間部分４６との一部を通って延びている。好ましい実施形態において、スリット５６は、中間部分４６の全体の幅にわたって延びており、長手方向軸線Ｌに沿って整列している。開口５２及びスリット５６は、協働して一対の対向側壁５８ａ、５８Ｂによって境界をつけられたＣ形状の溝を形成する。開口５２及びスリット５６は、同様に他の形状の溝を形成することもできることは理解すべきである。例えば、Ｕ形状の溝の考えられる。
【００２６】
上方部分４４は直径Ｄ１を有する。中間部分４６の直径は、直径Ｄ１より大きく、接続部分４０のまわりに連続して延びる環状肩部６０を形成する。下方部分４８は、中間部分４６の直径よＰりわずかに大きく、接続部分４０の周りに連続して延びる環状肩部６２を形成する。環状肩部６２は、内側に丸くされて円形のフイレットを形成することが好ましい。しかしながら、環状肩部６２は、上方部分４６と下方部分４８との間の角度的に遷移する他の形状をとることができる。
【００２７】
対向フランジ４２ａ、４２Ｂは一部が円筒形であり、長手方向軸線Ｌの周りに配置される。フランジ４２ａ、４２ｂは、接続部分４０の両側に配置され、フランジ４２ａの内面６３ａとフランジ４２ｂの内面６３ｂとの間に内径Ｄ３を形成する。フランジ４２ａ、４２ｂは、フランジ４２ａの外面６５ａとフランジ４２ｂの内面６５ｂとの間に外径Ｄ４を形成する。内径Ｄ３は、下方部分４８の直径Ｄ２に等しい。フランジ４２ａ、４２ｂは、必ずしも必要ではないが、内側に延びるリップ部分部分６４ａ、６４ｂを形成している。リップ部分部分６４ａ、６４ｂは、一部が円形の形状をしているが、環状肩部６２によって形成された円形フレットに対応する円形を形成している。またリップ部分部分６４ａ、６４ｂは、上方部分４６と下方部分４８との間に角度が形成された遷移部分に対応する角度を有する面を備えた他の形状をとることもできる。接続部分４０に隣接するように配置されたフランジ４２ａ、４２ｂの端部は、装置１０の設定中に好ましくない鋭い縁部をなくすために丸い端部部分を形成することが好ましい。第７図に示すように、フランジ４２ａ、４２ｂの各々は、角度α１にわたって延びており、角度α２によって互いに分離している。１つの特別の実施形態において、角度α１は約６０°であり、角度α２は約１２０°である。しかしながら、これらの角度は、一例であり、本発明の保護の範囲を制限するものではない。
【００２８】
接続装置２０の他の実施形態において、一対の対向フランジ４２ａ、４２ｂを有するように第５図ないし第７図に第１のモジュールを示したが、第１のモジュール２２ａ及び第２のモジュール２２ｂは、各々が単一のフランジを有することもできる。他の実施形態において、モジュール２２ａ、２２ｂの一方は、一対のフランジ４２ａ、４２ｂを含むが、モジュールの他方は、フランジを１つだけ、またはまったくフランジを含まないものも含むものである。特定の実施形態において、フランジ４２ａ、４２ｂは、例えば、溶接によって接続部分４０に取り付けられる。しかしながら、フランジ４２ａ、４２ｂは、接続部分４０の一体的な部分として形成することもできることは理解できよう。
【００２９】
第２図ないし第３図を再び参照すると、第１と第２との圧縮部材２４ａ、２４ｂが第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂの一部の周りに配置されていることが分かる。さらに詳細に説明すると、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、長手方向軸線Ｌに沿ってモジュール２２ａ、２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂの一部の周りに配置される。本発明の１つの特徴において、圧縮部材２４ａ、２４ｂの各々は、ほぼ同様の形状を有する。しかしながら、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、特定の用途に依存して異なる形状をとることができることも考えられる。さらに、２つの圧縮部材２４ａ、２４ｂを含む接続装置２０の特別の 実施形態も考慮されるが、接続装置２０は、単一の圧縮部材のみを所有する必要があることは理解しなければならない。
【００３０】
圧縮部材２４ａ、２４ｂは、例えば、ニッケル及びチタンの生物適合性を有する形状記憶合金、Nitinol（商品名）のような形状記憶合金から少なくとも一部が形成される。このような形状記憶材料からつくられた商品は、柔軟であり、それらの変態温度範囲以下での温度で容易に形状を取り戻す。このような商品は、材料がその変態温度範囲以上の温度に達するときに変形する予めプログラムされた形状を有するように設計することができる。したがって、元の状態から変形された後、この商品は、温度が変形範囲以上に加熱されたとき予めプログラムされた形状に戻ろうとする。そのようにすることによって商品は熱エネルギーを機械的仕事に変換する。形状記憶合金（例えば、チタンをベースとした合金及び鉄をベースとして合金）及び形状記憶ポリマーを含む広範な可能な変態温度範囲を有する広範な種々の形状記憶材料がある。適当な形状記憶材料は、その大部分が特定の用途及び装置の作業環境に必要な材料特性に依存して選択される。Nitinolは、本発明の特定の用途に特に適している。なぜならば、変態温度範囲が室温と正常な人体の体温との間にあるからである。さらにNitinolは、非常に大きな耐食性を有し、これは、人体内で使用されるときに利点を提供する。さらに、移植部材の動物実験によれば、Nitinol材料と接触する組織に対するニッケルの侵入は最小限に止まる。しかしながら、Nitinolの代わりに他の医学用形状記憶材料も使用できることは理解できよう。
【００３１】
第４図に最も明確に示すように、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、リング形状であり、内径Ｄ５を有している。圧縮部材２４ａ、２４Ｂは、円形のリングとして描かれているが、当業者には他の形状構成も考えることができることは理解できよう。形状記憶材料は、マルテンサイト又は室温状態にあるとき、内径Ｄ５は、フランジ４２ａ、４２ｂの外径よりわずかに大きい。換言すれば、圧縮部材２４ａ、２４ｂの各々は、フランジ４２ａ、４２ｂの外面６５ａ、６５ｂに対応する内面７０を有し、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、形状記憶材料が変態温度範囲以下の温度であるとき第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂ上に摺動可能に受けられることができる。
【００３２】
第２図及び第３図を参照すると、第１及び第２の固定部材２６ａ、２６ｂが第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂの一部の周りに配置されていることが分かる。さらに詳細には、固定部材２６ａ、２６ｂは、接続部分４０の長手方向軸線Ｌの周り及び上方部分４４の周りに配置される。本発明の１つの特徴において、固定部材２６ａ、２６ｂの各々は、ほぼ同様の形状を有する。しかしながら、固定部材２６ａ、２６ｂは、特定の形状に依存して異なる形状をとることができる。固定部材２６ａ、２６ｂは、例えば、Nitinolのような形状記憶材料から一部が形成されている。
【００３３】
第４図に最も明瞭に示すように、固定部材２６ａ、２６ｂは、ほぼリング形状であり、内径Ｄ６を形成している。固定部材２６ａ、２６ｂは円形リングとして示されているが、当業者は他の形状及び構成も考えることができるであろう。形状記憶材料がマルテンサイトまたは室温にあるとき、内径Ｄ６は、接続部分４０の上方部分４４の外径Ｄ１よりわずかに大きい。換言すれば、固定部材２６ａ、２６ｂの各々は、上方部分４４の外面に対応する内面８０を有し、固定部材２６ａ、２６ｂは、形状記憶材料が変態温度範囲以下の温度であるとき第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂの上方部分４４上に摺動可能に受けられることができる。
【００３４】
第２図ないし第４図を参照すると、接続装置２０は、第２のモジュール２２ｂの重複接続に隣接するように第１のモジュール２２ａのフランジ４２ａ、４２ｂを配置し、第１のモジュール２２ａの接続部分４０に隣接し重複するように第２のモジュール２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂを対応するように配置することによって組み立てられる。換言すれば、第２のモジュール２２ｂの接続部分４０は、第１のモジュール２２ａのフランジ４２ａ、４２ｂの間に入れ子式に配置され、第１のモジュール２２ａの接続部分４０は、第２のモジュール２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂの間に入れ子式に配置されている。したがって、第１のモジュール２２ａ及び第２のモジュール２２ｂは、長手方向の軸線Ｌに沿って互いに対して入れ子式の関係で移動することができる。第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂを入れ子式の関係で一時的に保持するために、第１のモジュール２２ａは、第２のモジュール２２ｂに向かって前進し、第１のモジュール２２ａの内側に延びるリップ部分６４ａ、６４ｂが第２のモジュール２２ｂの下方部分４８を越えて配置され、それに対応して第２のモジュール２２ｂのリップ部分６４ａ、６４ｂが第１のモジュール２２ａの下方部分４８を越えて配置される。リップ部分６４ａ及び６４ｂの間の距離が下方部分４８の直径よりわずかに小さいので、フランジ４２ａ、４２ｂは、外側に広がり、リップ部分６４ａ、６４ｂは、下方部分４８を横断して摺動する。リップ部分６４ａ、６４ｂが下方部分４８を超えて環状肩部６２に隣接するように配置されるとき、フランジ４２ａ、４２ｂは、広がらない形状に戻ることができる。したがって、リップ部分６４ａ、６４ｂは、環状肩部６２と協働して、摺動するような係合状態で第１及び第２のモジュールを一時的に保持することができる。
【００３５】
第２図ないし第４図に示す接続装置の特定の実施形態において、第１と第２のモジュール２２ａ、２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂは各々がリップ部分６４ａ、６４ｂを含む。しかしながら、リップ部分６４ａ、６４ｂはモジュール２２ａ、２２ｂを摺動関係で一時的に保持するためにフランジの両側の対に含まれることが必ずしも必要ではない。例えば、リップ部分６４ａ、６４ｂは、第２のモジュール２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂのみに含まれることができる。同様に、フランジ４２ａ、４２ｂの各々が必ずしも内側に延びるリップ部分を含まなければならないという必要性はない。例えば、フランジ４２ａは、リップ部分６４ａを含むが、フランジ４２ｂは、必ずしもリップ部分６４ｂを含む必要はない。さらに、接続装置２０の特別の実施の形態は、第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂの各々が、環状肩部６２を含むものとして示されているが、環状肩部６２は、必ずしも双方のモジュール２２ａ及び２２ｂの双方に含まれる必要はないことを理解すべきである。例えば、もし内側に延びるリップ部分が第１のモジュール２２ａのフランジ４２ａ、４２ｂのいずれかまたは双方に含まれるならば、環状モジュール６２は第２のモジュール２２ｂに含まれなければならないが、第１のモジュール２２ａには必ずしも含まれる必要はない。さらに、環状肩部６２は、必ずしも接続部分４０の周りに連続的に形成される必要はない。例えば、環状肩部６２は、接続部分４０の一部のみに形成されるか、またはフランジ４２ａ、４２ｂの間の接続部分４０の両側部分の周りに形成することができる。
【００３６】
長手方向軸線Ｌに沿って入れ子式の関係でモジュール２２ａ、２２ｂを移動することができることに加えて、接続装置２０は、軸線Ｌの周りで互いに対してモジュール２２ａ、２２ｂを回転することができる。第２図ないし第４図に最もはっきりと示すように、第１のモジュール２２ａのフランジ４２ａ、４２ｂは、第２のモジュール２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂの間に配置されている。したがって、モジュール２２ａのフランジ４２ａ、４２ｂ及びモジュール２２ｂのフランジは、軸線Ｌの周りに互いに自由に回転することができる。モジュール２２ａ、２２ｂの間の相対回転することができる度合いは、角度α１と角度α２によって示される。さらに詳細に説明すれば、モジュール２２ａ、２２ｂの間の可能な相対回転の度合いは、α１−α２に等しい。１つの特定の実施形態において、角度α１は約６０°及び角度α２は約１２０°である。この特定の 実施形態において、モジュール２２ａ及びモジュール２２ｂの間の可能な相対回転量は、約６０°である。
【００３７】
第２図ないし第４図を参照すると、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂの周りに配置されていることが示されている。圧縮部材２４ａ、２４ｂは、第１の形状を有し、この形状では、圧縮部材２４ａ、２４ｂ内の形状記憶材料がマルテンサイトの状態（すなわち、変態温度範囲以下の温度）にあるとき、フランジ４２ａ、４２ｂの有効外径よりわずかに大きい。理想的には、形状記憶材料は、室温のマルテンサイト状態、または室温よりわずかに低い温度に保持される。したがって、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、それらの第１の形状に保持されるが、フランジ４２ａ、４２ｂに沿った軸線方向位置は調整することができ、それに対応して第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂは、互いに対して入れ子式に移動し回転することができる。
【００３８】
脊柱ロッド１４は、第１のモジュール２２ａの開口５２内に受けられ、骨固体部材１６の上方部分３２は、第２のモジュール２２ｂ内の開口５２内に受けられる。骨固定部材１６は、ねじ回し工具（図示せず）を工具受け凹部３６に配置し、ねじが形成された軸部３０を椎骨にねじ込むことによって椎骨Ｖの一部に係合することができる。好ましくは、骨固定部材１６は、固定するのに適当な深さまで椎骨Ｖにねじ込まれるが、骨固定部材１６に取り付けられるとき接続装置２０が椎骨に接触し押しつけられる程には深くないことが好ましい。骨固定部材１６は、上方部分３２が開口５２内に受けられる前に椎骨Ｖの一部にねじ込まれることもできる。また、脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６は、接続装置２０の組立前に第１及び第２のモジュール２２ａ及び２２ｂの開口５２内にそれぞれ受けることができる。換言すれば、第１及び第２のモジュール２２ａ及び２２ｂは、開口５２内に脊柱ロッド１４と骨固体部材１６の上方部分３２を挿入した後に組み立てることができる。さらに、脊柱ロッド１４は、第１のモジュール２２ａまたは第２のモジュール２２ｂのいずれかの開口５２内に受けられることができる。骨固定部材１６は、他方の開口５２内に受けることができる。
【００３９】
固定部材２６ａ及び２６ｂは、第１及び第２のモジュール２４ａ、２４ｂの上方部分、及び隣接する環状肩部６０の周りに配置される。固定部材２６ａ、２６ｂは、固定部材２６ａ、２６ｂ内の形状記憶材料がマルテンサイト状態であるとき上方部分４４の有効外径Ｄ１よりわずかに大きい第１の形状を有する。理想的には、形状記憶材料は、室温または室温よりわずかに低い温度でマルテンサイト状態である。したがって、固定部材２６ａ、２６ｂは、第１の形状に保持されるが、それらは、接続部分４０の上方部分４４の周りに配置することができる。それに対応して脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６は、クランプ部分５０に対して開口５２内で摺動可能に移動することができる。換言すれば、接続装置２０は、脊柱ロッド１４の長さに沿って摺動し、摺動ロッドの周りで回転することができる。同様に、接続装置２０は、骨固定部材１６の上方部分３２の長さに沿って摺動し、上方部分３２の周りで回転することができる。
【００４０】
第１のモジュール２２ａが第２のモジュール２２ｂに対して所望の軸線方向及び回転位置に配置されると、圧縮部材２４ａ、２４ｂの温度が上昇する。圧縮部材２４ａ、２４ｂの温度が形状記憶材料の変態温度範囲以上に上昇するとき、形状記憶材料は、そのマルテンサイト状態からオーステナイト状態まで移動する。オーステナイト状態において、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、内径Ｄ５が減少する第２の形状まで変形する。したがって、圧縮部材２４ａ、２４ｂが形状記憶材料の変態温度範囲以上の温度で第２の形状に変形するとき、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、第１及び第２のモジュール２２ａ及び２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂの周りには接触しない。圧縮部材２４ａ、２４ｂがモジュール２２ａ、２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂに係合し、締め付けられるとき、それに対応してフランジ４２ａ、４２ｂの各対は、接続部分４０、さらに詳細には下方部分４８に対してきつく締め付ける。形状記憶材料の超弾性特性は、圧縮部材２４ａ、２４ｂによって大きな回復可能な張力、したがって圧縮力を発生することができる。これらの力は、フランジ４２ａ、４２ｂに伝達され、これは、接続部分４０の下方部分４８に緊密に係合し、第２のモジュール２２ｂに対する第１のモジュール２２ａの運動を制限する。したがって、圧縮部材２４ａ、２４ｂが第２の形状に変形した後、第１のモジュール２２ａ及び第２のモジュール２２ｂは、軸線Ｌに沿って自由には移動せず、互いに対して軸線Ｌの周りで回転する。
【００４１】
形状記憶材料の温度をその変態温度範囲以上に上昇させるために種々の方法があるが、１つの特定の実施形態において、接続装置２０及びさらに詳細には圧縮部材２４ａ、２４ｂが患者の内部に配置されたとき、患者の体温が形状記憶材料の温度を上昇させ、それをマルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化させる。しかしながら、形状記憶材料の温度は、電流を圧縮部材に流し、抵抗加熱によりそれらの温度を上昇させることによって変態温度範囲以上に上昇させることもできることは理解できよう。別の例としては、用途が当業者にとって明らかなように磁気誘導によって圧縮部材の温度を上昇させてもよい。
【００４２】
接続装置２０が脊柱ロッド１４に沿った所望の軸線方向の場所に配置され、脊柱ロッド１４の周りで所望の角度的に整列するように回転するとき、固定部材２５ａは、温度が上昇する。同様に、接続装置２０が骨固定部材１６の上方部分３２に沿った所望の軸線方向の場所に配置され、上方部分３２の周りで所望の角度的に整列するように回転するとき、固定部材２５ａは、温度が上昇する。好ましくは、固定部材２６ａ及び２６ｂは、同時に温度が上昇する。理想的には、固定部材２６ａ、２６ｂは、圧縮部材２４ａ、２４ｂと同時に温度が上昇する。固定部材２６ａ、２６ｂは、必ずしも必要ではないが、圧縮部材２４ａ、２４ｂの変態温度と同じ変態温度を有する形状記憶材料からつくられることが好ましい。固定部材２６ａ、２６ｂの温度が形状記憶材料の変態温度範囲を超えて上昇するとき、形状記憶材料は、そのマルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化する。オーステナイト状態において、固定部材２６ａ、２６ｂは第２の形状に変化し、内径Ｄ６が上方部分４４の外径Ｄ１よりわずかに小さい所定の寸法まで減少する。固定部材２６ａ、２６ｂは、形状記憶材料の変態温度範囲以上の温度で第２の形状に変形されるとき、固定部材２６ａ、２６ｂは、第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂの上方部分４４の周りに接触する。固定部材２６ａ、２６ｂがモジュール２２ａ、２２ｂの上方部分４４の周りに係合し締め付けられるとき、側壁５８ａ、５８ｂは、それに対応して脊柱ロッド１４と骨固定部材１６に対して緊密に押される。固定部材２６ａ、２６ｂによって大きな圧縮力が発生する。これらの力は、モジュール２２ａ、２２ｂの固定部分５０に伝達され、これは、脊柱ロッド１４に対して第１のモジュール２２ａの、骨固定部材１６に対して第２のモジュール２２ｂの動きを制限する。したがって、接続装置２０は、脊柱ロッド１４の骨固定部材１６の上方部分３２長さに沿って摺動せず、またはその周りで回転しない。本発明の１つの実施形態において、接続装置２０及びさらに詳細には固定部材２６ａ、２６ｂが患者に配置されるとき、患者の体温が形状記憶材料の温度を上昇させ、それをマルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化させる。
【００４３】
第１のモジュール２２ａのクランプ部分５０は、脊柱ロッド１４が開口５２内で屈曲することができるようにする形状である。第６図に最も明確に示すように、第２の断面積領域５２ｂは、第１の断面積領域５２ａよりわずかに大きな直径を有する。第１の断面積領域５２ａは、脊柱ロッド１４に等しい直径を有する。もし脊柱ロッド１４が脊柱の湾曲にさらに緊密に適合するように屈曲することが必要になった場合には、第２の断面積領域５２ｂが脊柱ロッド１４が開口５２内で変形し屈曲するために十分なスペースを提供する。第２の断面積領域５２ｂは、骨固定部材１６の上方部分３２が開口５２内で屈曲する必要がない限り、必ずしも第２のモジュール２２ｂのクランプ部分５０に含まれる必要はない。
【００４４】
第１と第２のモジュール２２ａ、２２ｂのクランプ部分５０の他の実施形態において、スリット５６は、ほぼ開口５２の第１の断面積領域５２ａまで広げられる。したがって、クランプ部分５０は、開放したＵ形状の溝を形成する。この 実施形態において、脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６の上方部材３２は、モジュール２２ａ、２２ｂのクランプ部分５０に上方から入れられる。側壁５８ａ、５８ｂは、一対の把持プロングを形成し、このプロングは、形状記憶材料の変態温度範囲以上の温度まで加熱されるとき脊柱ロッド１４の一部または骨固定部材１６の上方部分３２の周りに接触する。したがって、接続装置２０と脊柱ロッド１４と骨固定部材１６との間の相対運動は制限される。
【００４５】
接続装置２０の他の実施形態において、第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂの接続部分４０は、長手方向軸線Ｌの周りに配置された円形溝を形成し、対向するモジュールのフランジ４２ａ、４２ｂを受ける寸法を有する。モジュール２２ａ、２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂの周りに圧縮部材２４ａ、２４ｂを配置する代わりに、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、モジュール２２ａ、２２ｂのフランジ４２ａ、４２ｂの間に配置することができる。この他の実施形態において、圧縮部材２４ａ、２４ｂは第１の形状を有し、この形状において、形状記憶材料がマルテンサイト状態にあるとき外径は、フランジ４２ａ、４２ｂの内径よりわずかに小さい寸法を有する。したがって、圧縮部材２４ａ、２４ｂがこの第１の形状に保持される間、第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂは互いに入れ子式に移動回転することができる。第１のモジュール２２ａが第２のモジュール２２ｂに対して所望の軸線及び回転位置に配置されると、圧縮部材２４ａ、２４ｂの温度が上昇する。温度が形状記憶材料の変態温度を超えて上昇するとき、形状記憶材料は、マルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化する。オーステナイト状態において、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、第２の形状に再び変化し、その外径がフランジ４２ａ、４２ｂの内径よりわずかに大きい所定の寸法まで増大する。したがって、圧縮部材２４ａ、２４ｂが形状記憶材料の変態温度範囲以上の温度でそれらの第２の形状に変形するとき、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、フランジ４２ａ、４２ｂの内面６３ａ、６３ｂに延び、それを緊密に押す。それに対応してフランジ４２ａ、４２ｂは、対向するモジュールの接続部分４０に形成された円形溝の外面を緊密に押す。したがって、第１のモジュール２２ａ及び第２のモジュール２２ｂは、互いに対して軸線ｌに沿って自由に移動し回転することができない。この他の実施形態に関して、接続装置２０は、上述した入れ子式の関係で第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂを一時的に保持するように構成することができる。しかしながら、それに対応してリップ部分６４ａ、６４ｂは、フランジ４２ａ、４２ｂから外側に延びるように再配置しなければならない。同様に、環状肩部６２は、接続部分４０に形成された円形溝の外面によって形成されなければならない。
【００４６】
接続装置２０の構造をさらによく示すために、１つの製造実施形態の寸法を説明する。しかしながら、これらの寸法は、例示であり、保護される範囲を制限することを意図するものではない。ここに述べた以外の寸法及び公差は、本発明の範囲内のものとして考えられる。簡単にいえば、第１のモジユール２２ａにのみ参照がなされる。しかしながら、第１及び第２のモジユール２２ａ、２２ｂが同一の形状かまたは異なる形状であってもよいことは理解できよう。
【００４７】
第５図ないし第７図を参照すると、第１のモジユール２２ａは、それが対称形である長手方向軸線Ｌを形成している。接続部分４０は、上方部分４４の上面から下方部分４８の下面に測定して約１０ｍｍの全長を有する。さらに詳細には、上方部分４４は、約２．０２３ｍｍの高さであり、中間部分４６は、約。４７７ｍｍであり、下方部分４８は、約２．５ｍｍの高さを有する。上方部分４４の直径Ｄ１は、約１４ｍｍが好ましい。外面６５ａ、６５ｂの間で測定された外径Ｄ４は、約１６ｍｍが好ましい。したがって、フランジ４２ａ、４２ｂの各々の厚さは、約１ｍｍである。内側に延びるリップ部分６４ａ、６４ｂは、０．５ｍｍの半径まで丸くされる。それに対応して、上方部分４４の上面とフランジ４２ａ、４２ｂの下端部との間で測定されたモジュール２２ａの全長は、約２０ｍｍである。第１の断面積領域５２ａと第２の断面積領域５２ｂを含む開口５２の中心線は、下方部分４８の下面から約４．７４ｍｍに配置されている。第１の断面積領域５２ａは、好ましくは、約６．４７７ｍｍの直径を有し、第２の断面積領域５２ｂは、約６．９８５ｍｍの直径を有する。第２の断面積領域５２ｂは中心が軸線Ｌに沿っており、約８ｍｍの全長を有する。
【００４８】
第３図を参照すると、圧縮部材２４ａ、２４ｂは、変態温度範囲以下の温度（すなわち、形状記憶材料がマルテンサイト状態のとき）内径Ｄ５を有する。この状態において、内径Ｄ５は、フランジ４２ａ、４２ｂの外径よりわずかに大きく、約１６．５ｍｍが好ましい。圧縮部材２４ａ、２４ｂが変態温度範囲以上の温度まで上昇するとき（すなわち、形状記憶材料がオーステナイト状態であるとき）、内径Ｄ５は、内径７０がフランジ４２ａ、４２Ｂに当接し、対向するモジュールの接続部分４０１にフランジ４２ａ、４２Ｂを緊密に押すように減少する。圧縮部材２４ａ、２４ｂの外径は、約１８ｍｍが好ましい。圧縮部材２４ａ、２４ｂの厚さは、約３ｍｍが好ましい。
【００４９】
固定部材２６ａ、２６ｂは、変態温度範囲以下であるとき内径Ｄ６を有する。この状態において、内径Ｄ６は、接続部分４０の上方部分４４の外径Ｄ１より大きく、約９．５ｍｍが好ましい。固定部材２６ａ、２６ｂが変態温度範囲以上の温度まで上昇するとき、内径Ｄ６は減少し、内面８０が上方部分４４に当接し、側壁５８ａ、５８Ｂを脊柱ロッド１４または骨固定部材１６に緊密に押す。固定部材２６ａ、２６ｂの外径は、中間部分４６の直径に等しいかわずかに小さく、約１３ｍｍが好ましい。固定部材２６ａ、２６ｂの厚さは、上方部分４６の高さに等しいかわずかに小さく、約２ｍｍが好ましい。前述したように、当業者が考えるこれらのパラメータの変化は本発明内のものとして考えられ、この保護の範囲を制限することを意図するものではない。
【００５０】
本発明の他の実施形態において、装置１００は、第８図ないし第１０図に示されている。この実施形態において、骨固定部材１６は、接続装置２０’によって脊柱ロッド１４に接続されている。接続装置２０’は、第１のモジュール２２ａ’、２２ｂ’を含む。しかしながら、接続装置２０と異なり、接続装置２０’は、圧縮部材２４ａ、２４ｂまたは固定部材２６ａ、２６ｂを含まない。第１及び第２のモジュール２２ａ’及び２２ｂ’は、第１と第２のモジュール２２ａ、２２ｂと同じ形状寸法を有する。したがって、第５図ないし第７図に示し上述した同じ構造部品を参照する。しかしながら、第１のモジュール２２ａ’、２２ｂ’は、モジュール２２ａ、２２ｂとは異なる形状をとることもできる。
【００５１】
第１と第２のモジュール２２ａ'、２２ｂは、第２図に示し上述したような第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂと同じように組立てられる。特に、接続装置２０'は、第１のモジュール２２ａ'のフランジ４２ａ、４２ｂを第２のモジュール２２ｂ'の接続部分４０に隣接し重複するように配置し、それに対応して第２のモジュール２２ｂ'のフランジ４２ａ、４２ｂを第１のモジュール２２ａ'の接続部分４０に隣接し重複するように配置することによって組み立てる。したがって、モジュール２２ａ'、２２ｂ'は、モジュール２２ａ、２２ｂと同様に、長手方向軸線Ｌに沿って互いに対して入れ子式の関係で移動することができ、リップ部分６４ａ、６４ｂと環状肩部６２との間の協働によって入れ子式に一時的に保持することができる。同様に、モジュール２２ａ'及び２２ｂ'は、軸線Ｌに対して互いに回転することができる。
【００５２】
第２のモジュール２２ｂ’に対して第１のモジュール２２ａ’の動きを資源するために圧縮部材２４ａ、２４ｂを使用しないで、フランジ４２ａ、４２ｂの各対の一部が形状記憶材料で形成される。さらに詳細には、少なくとも１つのフランジ４２ａ、４２ｂが例えば、Nitinolのような形状記憶材料から少なくとも一部が形成される。
【００５３】
第９図を参照すると、接続装置２０′の第１の作動状態が示されている。第１及び第２のモジュール２４ａ′、２４ｂ′のフランジ４２ａ、４２ｂは形状記憶材料がそのマルテンサイト状態（すなわち、変態温度範囲以下の温度）にあるとき下方部分の外径Ｄ２に等しい第１の形状を有する。説明を目的として、第９図は、フランジ４２ａ、４２ｂと下方部分４８との間の空間の度合いが強調されて示すものである。理想的には、形状記憶材料は、室温または室温以下でマルテンサイト状態にある。したがって、フランジ４２ａ、４２ｂがそれらの第１の形状に保持される間、第１と第２のモジュール２２ａ’、２２ｂ’は、軸線に沿って入れ子式に移動し、互いに対して軸線Ｌの周りで回転することができる。
【００５４】
第１０図を参照すると、接続装置２０’の第２の作動形状が示されている。第１及び第２のモジュール２２ａ’、２２Ｂ’は互いに対して所望の軸線及び回転位置に配置されると、フランジ４２ａ、４２ｂの各対の温度が上昇される。温度が上昇して形状記憶材料の変態温度範囲を超えると、形状記憶材料は、そのマルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化する。そのオーステナイト状態において、各対のフランジ４２ａ、４２ｂは第２の形状に変形して内径Ｄ３が減少する。したがって、フランジ４２ａ、４２ｂが形状記憶材料の変態温度範囲以上の温度で第２の形状に変形するとき、フランジ４２ａ、４２ｂは対向するモジュールの下方部分４８の周りに接触する。この第２の形状において、フランジ４２ａ、４２ｂは、接続部分４０の下方部分を緊密に押し、第２のモジュール２２ｂ’に対する第１のモジュール２２ａ’の運動を制限する。
【００５５】
したがって、第１及び第２のモジュール２２ａ’、２２ｂ’は、軸線Ｌに沿って自由に移動せず、互いに対して軸線Ｌの周りで自由に回転しない。
接続装置２０と同様、接続装置２０’は、第１及び第２のモジュール２２ａ’、２２ｂの接続部分４０が軸線Ｌの周りに配置され、対向するモジュールのフランジ４２ａ、４２Ｂを受ける寸法を有する円形溝を備えている。第１及び第２のモジュール２４ａ’、２４ｂ’のフランジ４２ａ、４２ｂは、形状記憶材料がマルテンサイト状態にあるとき対向するモジュールの接続部分４０に形成された円形溝の外形よりわずかに小さい寸法の第１の形状を有する。この第１の形状において、第１及び第２のモジュール２２ａ’、２２ｂ’は、互いに対して入れ子式に移動し回転することができる。温度が上昇して形状記憶材料の変態温度範囲を越えると、形状記憶材料は、マルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化する。オーステナイト状態において、フランジ４２ａ、４２ｂの各対は、第２の形状に変形し、外径Ｄ４が増大する。したがって、フランジ４２ａ、４２Ｂが第２の形状に変形するとき、それらは、拡大し、対向モジュールの接続部分４０に形成された円形溝の外面を緊密に押す。その後、第１のモジュール２２ａ’及び第２のモジュール２２ｂ’は、軸線Ｌに沿って自由に移動せず、互いに対して軸線Ｌの周りで自由には回転しない。他の実施形態において、リップ部分６４ａ、６４ｂは、フランジ４２ａ、４２ｂから外側に延びるように再び配置されなければならず、環状肩部６２は、接続部分４０に形成された円形溝の外面によって形成されなければならない。
【００５６】
第８図を参照すると、脊柱ロッド１４に対して第１のモジュール２２ａ’の動きを制限するために固定部材２６ａを、骨固定部材１６に対して第２のモジュール２２ｂ’の動きを制限するために固定部材２６ｂを使用することなく、クランプ部分５０の各々の一部の少なくとも一部が形状記憶材料で形成される。さらに詳細には、側壁５８ａ、５８ｂの少なくとも一方の少なくとも一部が、例えば、Nitinolのような形状記憶材料から形成される。
【００５７】
第９図を参照すると、接続装置２０’の第１の作動形状は、第１の形状を有する第１及び第２のモジュール２２ａ’、２２ｂ’のクランプ部分５０を示す。この第１の形状は、形状記憶材料がそのマルテンサイト状態にあるとき、脊柱ロッド１４の外径及び骨固定部材１６の上方部分３２よりわずかに大きい直径を有する開口５２を示している。したがって、クランプ部分５０がこの第１の形状に保持される間、第１のモジュール２２ａ’は、長さに沿って摺動し脊柱ロッド１４の周りで回転することができる。それに対応して、第１のモジュール２２ｂ′が長さに沿って摺動し、骨固定部材１６の上方部分３２の周りで回転することができる。
【００５８】
第１０図を参照すると、第１及び第２のモジュール２２ａ’、２２ｂ’が脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６に対して所望の軸線方向及び回転位置に配置されると、モジュール２２ａ’、２２ｂ’のクランプ部分５０の温度が上昇する。クランプ部分５０の温度が上昇して形状記憶材料の変態温度を超えると、形状記憶材料は、そのマルテンサイト状態からオーステナイト状態に変化する。オーステナイト状態において、クランプ部分５２が第２の形状に変化し、開口５２、及びさらに詳細には断面積領域５２ａが減少する。モジュール２２ａ’、２２ｂ’のクランプ部分５０が第２の形状に変形されるとき、それは、脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６の上方部分３２の周りに接触する。この第２の形状において、側壁５８ａ、５８ｂは、脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６の上方部分３２を緊密に押し、脊柱ロッド１４に対して第１のモジュール２２ａ’の、骨固定部材１６に対して第２のモジュール２２ｂ’の動きを制限する。したがって、第１及び第２のモジュール２２ａ、２２ｂは、長さに沿って自由に摺動せず、また骨固定部材１６の上方部分３２の周りで回転しない。
【００５９】
第１及び第２のモジュール２２ａ’、２２ｂ’のクランプ部分５０の他の実施形態において、スリット５６は、開口５２の第１の断面積領域５２ａの幅まで広げられる。したがって、クランプ部分５０は、開放したＵ形状溝を形成する。この 実施形態において、脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６の上方部分３２は、モジュール２２ａ、２２ｂのクランプ部分５０に上方から入れられる。側壁５８ａ、５８ｂは、形状記憶材料の変態温度範囲以上の温度まで加熱されるとき、一対の把持プロングを形成し、脊柱ロッド１４の一部の周り、骨固定部材１６の上方部分３２の周りに接触する。接続装置２０’及び脊柱ロッド１４及び骨固定部材１６の間の相対運動は、制限される。
【００６０】
例えば、装置１０及び１００の好ましい実施形態は、脊柱ロッド１４を骨固定部材１６に接続することを考えているが、接続装置２０及び２０’は、種々の形状を有する他の部材を接続するために使用されることもできる。例えば、脊柱１２の反対側に配置され脊柱ロッド１４を横方向ロッドに接続するために使用される。さらに、好ましい実施形態は、骨固定部材１６のような骨固定部材に脊柱ロッドを接続することが考えられているが、他の骨係合装置も考えることもできる。例えば、接続装置２０、２０’は、脊柱ロッドを椎骨フックまたは骨ボルトに接続するために使用することができる。さらに、装置１０，１００の部品は、それに対応して特定の組立体に使用される脊柱の部分に応じた寸法であることができる。例えば、脊柱の腰部の領域の治療は、脊柱の胸部と頸部領域を治療するために使用される部品よりわずかに大きい寸法を有する部品が必要になる。さらに、接続装置２０及び２０’を別に図示し、明瞭な形状で示したが、いずれかの形状の種々の側面及び特徴を組み合わせて他の構成を形成することができることも理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態による脊柱固定装置を示す脊柱の後面図である。
【図２】  第１図に示した装置の接続装置の拡大図である。
【図３】  第２図に示した接続装置の断面図である。
【図４】  第１図に示す装置とともに使用する接続装置の１つの 実施形態の分解斜視図である。
【図５】  第４図に示した接続装置とともに使用する接続モジュールの側面図である。
【図６】  第５図の線６−６に沿った第５図に示した接続モジュールの断面図である。
【図７】  第５図に示した接続モジュールの平面図である。
【図８】  本発明の他の実施形態による脊柱固定装置の側面図である。
【図９】  接続装置の第１の作動形態を示す第８図に示した接続装置の断面図である。
【図１０】  接続装置の第２の作動形態を示す第８図に示した接続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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【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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