JP2017501002A - 多軸ロッキング穴 - Google Patents

Abstract

螺子などの骨固定デバイスがインプラントに対して複数の角度でインプラントに堅固に固定されることを可能にする多方向性ロッキング機構を備えるインプラント。インプラントは、骨プレート、人工関節の構成要素、等であり得る。ロッキング機構は、それを通した骨固定デバイスの通過のための、インプラント内の通路穴を含む。１または複数の梁部材が、通路穴に隣接して配置され、各梁部材に空間が関連付けられる。各空間は、関連付けられた梁部材が、骨固定デバイスを骨に固定することによってもたらされる梁部材の軸方向および／または径方向の変形に応じて空間の中または周りに移動することを可能にする。ロッキング機構の梁部材および関連付けられた要素は、軸方向および／または径方向の変形を可能にするのに十分な薄さである。また、変形は、固定デバイスをインプラントに対して所定の位置にロックさせる。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１３年１２月２０日に出願された米国特許仮出願第６１／９１９，０６０号の優先権を主張する非仮特許出願である。

本発明は、埋め込み医療デバイスの技術分野に関する。より詳細には、本発明は、骨折した骨および骨折していない骨を含む骨に固定される必要がある、あらゆる種類のインプラントデバイスに組み込むことが可能な多方向性ロッキング機構に関する。例えば、多方向性ロッキング機構は、プレートおよび螺子を使用する、あらゆるタイプの骨のための固定システム、ならびに螺子により骨に固定される人工器官などの他のインプラントに組み込むことができる。そのような固定システムは、骨螺子が骨と骨折部を架橋するプレートとに連結される骨接合術（骨癒合）で使用される。骨片上への最適な位置合わせのために、または、対象の誤差を補償するために、骨螺子を様々な角度でプレート内に組み込み可能であることが望ましい。

様々なタイプのインプラントが、骨格全体に用いられ得る。インプラントには、骨プレート、髄内くぎ、縫合糸アンカー、ならびに人工関節および股関節置換人工器官のための寛骨臼カップなどのその要素を含む様々なタイプの人工器官が含まれる。「骨固定デバイス」は、骨螺子、ピン、ブレード、等を含むがこれらに限定されない、対象物を骨に固着する種々のデバイスのうちの任意のものを含み得る。

本発明は、従来技術の問題の改善を追求する。本発明は、追加の構成要素を必要とせずに、安定した形で複数の角度で従来のロッキング螺子に適応することができる、インプラントの締結穴（本明細書では「穴」または「通路穴」または「通孔」とも呼ばれる）内の多方向性ロッキング機構を提供する。本発明は、例えば、骨プレートの全体的な厚さを最小限に抑えることを可能にして、扁平なロッキングプレートを提供する。従来技術とは異なり、本発明は、締結穴の螺子山および骨螺子の螺子山の噛み合い、えぐり、または擦り減りに依存することを必要としない。また、本発明は、螺子頭部が締結穴の特徴に係合してロックされた状態を生じさせるときに移動された材料を収容するために、締結穴の周辺部の周りにネガティブスペース（消極的な受身的に機能する空間）を生成し得る。この空間は、インプラントの本体に連結される梁部材（本明細書では「梁」と呼ばれることもある）によって生成されてもよい。空間および梁構造は、本明細書の開示に基づき当業者に明らかになるであろう任意の幾何形状または幾何形状の組合せとすることができる。少なくとも１つの空間および１つの梁部材が、有利には存在すべきである。ネガティブスペースは、梁部材が通路穴の軸に対して平行にも垂直にも移動することを可能にし得る。梁部材は薄いので、その長さに沿った梁部材の動きは、変化し得る。これらの自由度の全てが、様々なインプラントに適応するのに有益であり得る。

本発明は、骨固定デバイスが複数の相対角度でインプラントに堅固に固定されることを可能にする、多方向性ロッキング機構を含む。

より具体的には、本発明は、インプラントで使用するために、１または複数の多方向性ロッキング機構を含み、そのそれぞれが、通路穴、周辺部、少なくとも１つの梁部材、および少なくとも１つの空間を含む。通路穴および対応する周辺部は、円形またはその他の任意の幾何形状とすることができる。梁部材および空間は、複数の幾何形状、配向、および構造を有することができる。穴の周辺部の周りの空間は、骨固定デバイスが梁部材に係合するときに梁部材の移動された材料を収容する。言い換えれば、骨螺子は、梁部材と接触して、ネガティブスペースの中または周りへの梁部材の移動をもたらすことになる。各多方向性ロッキング機構に、少なくとも１つの空間および１つの梁部材が存在する。通路穴の周辺部は、変形または骨固定デバイスに適応することが可能とされてそれにより骨固定デバイスをインプラントにロックする、少なくとも１つの梁部材を有する。本明細書において、「ロッキング」という用語は、完全なロッキング、すなわち軸方向および回転に関するロッキング、または、回転運動を可能にするが軸方向運動を可能としない軸方向だけのロッキングを意味し得る。梁部材が骨固定デバイスに係合する際に、梁または梁の一部分が、ネガティブスペース内に移動し得る。これは、骨固定デバイスに対する径方向圧縮力を生じさせ、それは、デバイスがロッキング特徴内にさらに前進されるにつれて増大し得る。対応する骨固定デバイスは、複数の挿入角度において梁特徴に相対的に干渉するように適切に寸法取りされる。

本発明によって達成される１つの利点は、梁部材により、骨固定デバイスが穴の特定の軸とは異なる角度またはそれと同じ角度で導入されて、剛性を維持しつつインプラントに堅固に固定され得ることである。さらに、本発明は、噛み合い、えぐり、擦り減り、螺子切り、異なる硬度、または第３の構成要素に依存することを必要とせず、それにより、金属片および異物の可能性を減少させる。本発明の多方向性ロッキング機構は、梁部材の径方向および／または螺旋状の移動を可能にする予測可能な形での材料変形による恩恵を受ける。これは、変形したまたは移動した材料を収容する予め定められた空間を使用して達成される。最適な固定のために、複数の骨固定デバイスが使用され得る。本発明のロッキング機構および／またはインプラントは、種々の従来の材料から、または、これまでは現況の螺子切り技術選択肢をもたらさなかった材料、例えばニチノールから作ることができる。

梁および予め定められた空間、ならびに相対的に寸法取りされた骨固定デバイスにより、骨固定デバイスが穴の軸から偏位された角度で挿入されたときでさえ、インプラントと骨固定デバイスとの間にロッキング接触面が作り出される。

多方向性ロッキング機構の表面の幾何形状は、導入される骨固定デバイスとの適合性を助長するように、有利に構成され得る。梁および／または他の変形可能な特徴は、梁の動きに適応するように作られた予め定められた空間に隣接する。空間、および梁部材の薄さは、径方向および螺旋状の運動を含む６自由度で梁部材が移動することを可能にする。径方向運動は、径方向運動を提供しない知られたロッキング機構よりも非常に有利である。螺旋状または複合の変形もまた、変形した梁部材が骨螺子と「調和する」ことを可能にするので、非常に有利である。したがって、自由度および予め定められた空間は、比較的堅固な固定を提供する形で骨固定デバイスを収容するように、調整および／または移動することができる。梁部材は、梁部材の対向した面の平行する性質を概ね維持する形で、移動するまたは撓むことを可能とされる。多方向性ロッキング機構は、設置表面に無関係であってもよい。複数の可能な組合せおよび運動により、骨固定デバイスは、インプラントおよびロッキング機構内でそれ特有の適切な設置位置および幾何形状を「作り出す」。別の言い方をすれば−ロッキング特徴の梁は、骨固定デバイスの選択された軌道に適合する。

梁および予め定められた空間は、螺子挿入を助長する形状を有することができる。例えば、梁の面の一部分または面全体が、凹状、球状、勾配付きであってもよく、または引込角度を含んでいてもよい。この形状は、２つのデバイスを係合させるために著しい圧縮力を加えることなしに、骨固定デバイスと梁との接触に応答して、骨固定デバイスがインプラント内の穴自動的に引き込まれるように、骨固定デバイスの挿入を助長する。この形状はまた、梁部材が骨固定デバイス上の嵌合特徴のための経路を作り出すように移動することを可能にする。

任意の数の多方向性ロッキング機構が、通路穴の周辺部の周りに、径方向に対称的に、非径方向に対称的に、または径方向にしかし非対称的に配置され得る。通路穴は、円形である場合もあればそうでない場合もある。予め定められた空間は、その周囲が閉じられていてもよく、または、通路穴への小開口部を有することもできる。

本明細書において、「径方向の変形」という用語は、締結穴の軸に対して垂直にかつそれから離れる方向に移動するときの梁部材の変形を意味する。「軸方向の変形」または「螺旋状の変形」という用語は、締結穴の軸と平行に移動するときの梁部材の変形を意味する。変形は、特定の梁部材が一様に変形し得ない場合には、より複雑になり得る。本発明によれば、軸方向の変形および螺旋状の変形の両方が同時に生じる可能性があり、実際にそうなることも多い。

本発明の第１の実施形態による梁部材を有する複数の通路穴を含む骨プレートの斜視図である。 図１の骨プレートの上面平面図である。 本発明の第１の実施形態による梁部材を示す詳細な図である。 本発明の第１の実施形態による梁部材を有する複数の通路穴を含む骨プレートの、断面図を含む斜視図である。 図４における断面の詳細な図である。 図４および図５における断面の正面平面図である。 図４の一部分の底面斜視図である。 本発明の第２の実施形態による梁部材を有する複数の通路穴を含む骨プレートの斜視図である。 図８の骨プレートの上面平面図である。 図８による梁部材の詳細な図である。 典型的な整形外科用ロッキング螺子の斜視図である。 図１１の螺子の詳細な平面図である。 図１２の螺子頭の近接平面図である。 本発明の第１の実施形態による梁部材を有する複数の通路穴を含む骨プレートの穴内に同軸に挿入された、図１２の骨螺子の斜視図である。 図１４の部分的な断面図である。 本発明の第１の実施形態による梁部材を有する複数の通路穴を含む骨プレートの穴内に非同軸に挿入された、図１４の骨螺子の平面図である。 図１６の斜視図である。 図１７の詳細な部分的な断面図である。 本発明の骨プレートの第３の実施形態の斜視図である。 図１９の上面平面図である。 図１９および図２０に示された本発明の第３の実施形態による梁部材を示す詳細な図である。 多方向性ロッキング機構の代替実施形態の多数の例を含む骨プレートの斜視図である。 図２２に示された骨プレートおよびロッキング機構の上面平面図である。 本発明の第４の実施形態による予め定められた空間および複数の梁部材を含む骨固定デバイスの上面図である。 図２４に示された実施形態の斜視図である。 図２４に示された実施形態の部分的な正面図である。 本発明の第５の実施形態による予め定められた空間および梁部材を含む骨固定デバイスの斜視図である。 図２７に示された実施形態の断面図である。 図２７に示された実施形態の斜視断面図である。 図２７に示された実施形態の詳細な部分的な断面図である。 本発明の多方向性ロッキング機構を組み込んだ積層骨プレートの斜視上面図である。 図３１の積層骨プレートの斜視底面図である。 組立体としての本発明の代替実施形態を示す骨プレートの上面平面図である。 図３３に示された実施形態の斜視図である。 図３３および図３４に示された実施形態の部分的な詳細な図である。 図１４および図１５におけるように骨プレートに対して垂直に螺子を挿入することによって生じた梁部材の変形を示す図である。 図１４および図１５におけるように骨プレートに対して垂直に螺子を挿入することによって生じた梁部材の変形を示す図である。 骨プレートに対して必ずしも垂直でなく螺子を挿入することによって生じた梁部材の変形を示す図である。 ロッキング機構の「めくら穴」実施形態を示す図である。 ロッキング機構の「めくら穴」実施形態を示す図である。 ロッキング機構の「めくら穴」実施形態を示す図である。 ロッキング機構の「めくら穴」実施形態を示す図である。 本発明の複数のロッキング機構を含むメッシュ実施形態を示す図である。 本発明の複数のロッキング機構を含むメッシュ実施形態を示す図である。 非直交配向を有するロッキング機構の第１の実施形態を示す図である。 非直交配向を有するロッキング機構の第１の実施形態を示す図である。 非直交配向を有するロッキング機構の第１の実施形態を示す図である。 非直交配向を有するロッキング機構の第２の実施形態を示す図である。 非直交配向を有するロッキング機構の第２の実施形態を示す図である。 非直交配向を有するロッキング機構の第２の実施形態を示す図である。 湾曲した骨プレート内のロッキング機構の実施形態を示す図である。 湾曲した骨プレート内のロッキング機構の実施形態を示す図である。 「積み重ねられた」梁部材を有するロッキング機構の実施形態を示す図である。 「積み重ねられた」梁部材を有するロッキング機構の実施形態を示す図である。 「積み重ねられた」梁部材を有するロッキング機構の実施形態を示す図である。 本発明の多軸ロッキングプレートを備える寛骨臼カップの上面斜視図である。 図４３の寛骨臼カップの上面平面図である。 図４４の断面図である。 図４３の寛骨臼カップの側面図である。 図４３の寛骨臼カップの底面斜視図である。 本発明のロッキング機構を備える髄内くぎを示す図である。 本発明のロッキング機構を備える髄内くぎを示す図である。 本発明のロッキング機構を備える髄内くぎを示す図である。

本明細書で説明される実施形態は、足および足首、上肢、肋骨骨折、骨盤骨折、顎顔面、等などの多くの用途において、種々の外傷プレートおよび再建プレートなどの骨プレートを含むがこれに限定されない任意のタイプのインプラントに関連して使用することができる。骨プレートは、湾曲していても、沿う形を付けられていても、直線状でも、または平坦であってもよく、また、特定の構造のための特定の形状のものであっても、または、複数の構造のためのより一般的な形状のものであってもよい。骨プレートは、予め沿う形を付けられて提供されるか、または、特定の用途に使用している間に手を加えられ、かつ／または沿う形を付けられてもよい。

図１に示された骨プレート１００は、単純な一般的プレートである。骨プレートは、骨幹端または骨幹などの特定の骨表面に整合するように沿う形を付けられた頭部分を有することができ、それは、軸からの突出部を有することができ、典型的な形状（Ｌ−形状、Ｔ−形状、Ｙ−形状、等）で利用可能であり、または、治療すべき骨／骨折に適合するために任意の他の適切な形状を形成することができる。骨プレート１００の断面は、図１に示されるように平坦であってもよく、または（３分の１管状形状もしくは同様の形状などの）沿う形を付けられてもよい。骨プレート１００は、チタン、ステンレス鋼、ニチノール、コバルトクロム、炭素複合材、プラスチックもしくはポリマー（例えば、ＰＥＥＫ、ＵＨＭＷＰｅ）、吸収性材料（ＰＬＡ、ＰＧＡなど）、またはこれらの材料のいくつかの組合せ、または意図された用途に対する十分な強度を有すると同時に身体内への埋め込みに対する十分な生体適合性をも有する任意の他の適切な材料で構成され得る。この骨プレートがどのような適切な材料により構成されている場合でも本発明の範囲内であることは明らかである。

本発明の第１の実施形態が図１および図２に示されており、そのロッキング機構３００が図３に単独で示されている。骨プレート１００は、骨固定デバイス３９０（図１１参照）を受け入れる少なくとも１つの通路穴１３０を有する。通路穴１３０は、中心軸１３５を有する。図３に示された多方向性ロッキング機構３００は、通路穴１３０、その中心軸１３５、少なくとも１つの梁部材１５０、および少なくとも１つの予め定められた空間１４０を備える。通路穴１３０は、多軸の固定を提供し、したがって、複数の角度で骨固定デバイスを受容するように構成されている。その通路穴はまた、骨固定デバイスを真っ直ぐに収容することもできる。予め定められた空間１４０は、上面および下面、例えば上面ならびに下面１１０、１２０、１８０、１９０、１０１０、および１０２０（図１、図６、および図８参照）の全てまたは一部を貫通する場合もあれば、そうではない場合もある。別の言い方をすれば、予め定められた空間１４０は、ポケット、囲まれた空間、めくら穴、通孔、または前述のものの組合せであり得る。例えば、図３７Ａ〜図３７Ｄは、予め定められた空間がめくら穴である具体例を示している。通路穴１３０の周辺部１６０は、様々な形状を有することができる。通路穴の形状は、骨固定デバイス３９０の頭部４００を受容するように構成され得る。通路穴１３０の周辺部は、少なくとも１つの梁部材１５０および１つの予め定められた空間１４０を含む。予め定められた空間１４０の周辺部２３０は、適切に寸法取りされた任意の幾何形状を有し得る。言い換えれば、幾何形状は、固定デバイスによってそれが変形されたときに梁部材が入り込むのに十分な空間を可能にするように寸法取りされかつ構成されなければならない。梁部材は、予め定められた空間１４０内へ部分的にまたは完全に移動することができる。予め定められた空間内へ移動する梁部材１５０は、予め定められた空間１４０の底に達するか、予め定められた空間１４０に隣接するか、または予め定められた空間１４０に著しく接近するようなものであり得る。梁部材は、ネガティブスペース（消極的な受身的に機能する空間）内へ部分的にまたは完全に移動することができ、梁部材がネガティブスペースの底に達するか、ネガティブスペースに接するか、またはネガティブスペースに著しく接近することが望ましくあり得る。底に達することは、梁部材の動きに対する「止め」を提供することができ、それにより、組み立てられた構造により多くの剛性を与える。梁部材１５０は、参照番号２４０および参照番号２５０で指定された楕円に囲まれた、第１の梁連結部２４０および第２の梁連結部２５０を有する。梁連結部は、梁部材１５０をロッキング機構の残りの部分に接合する。梁部材１５０は、通路穴に隣接した縁部上の薄くなった部分の形態の、任意選択の引込部１７０を有することができる。引込部は、骨固定デバイス３９０の頭部４００との係合を促進するために、梁部材の上面もしくは底面に、または梁部材の上面および底面にあってもよい。図は、プレート上面１１０に直交する通路穴およびロッキング機構を示す。しかし、代替実施形態として、図３９Ａ〜図３９Ｃおよび図４０Ａ〜図４０Ｃに示されるように、骨プレートに直交しない通孔および／またはロッキング機構を有し得る。

図３に示されたロッキング機構３００は、４つの梁部材１５０、および４つの予め定められた空間１４０を有する。任意の数の梁部材および予め定められた空間の任意の組合せならびに配向が、本発明の範囲に含まれる。

図５、図６、および図７は、本発明の第１の実施形態の断面の様々な図を示す。ロッキング機構３００は、上部凹部２１０と下部凹部２２０との間に配置されている。ロッキング機構３００は、上面１１０と下面１２０との間に等しく間隔を空けて配置されるか、または図６に示されるように、上面１１０もしくは下面１２０により接近させてもよい。ロッキング機構３００はまた、上面１１０または下面１２０に向けて全面的に付勢されていてもよい。上部凹部２１０および下部凹部２２０は、円筒状カウンターボア（えぐり）として示されているが、皿穴、勾配付き、球形、放物線状、または任意の他の適切な形状であってもよい。上部凹部２１０および下部凹部２２０は、同様の幾何形状を有して示されているが、異なる幾何形状、または幾何形状の組合せを有することができる。

図５は、同一平面にある梁部材１５０および予め定められた空間１４０を示す。本発明は、同一のロッキング機構内の異なる平面に存在する梁部材および予め定められた空間を含むこともできる。別の言い方をすれば、特定の穴の範囲内で、１つの梁部材／予め定められた空間の組合せが、別の梁部材／予め定められた空間の組合せとは異なる平面上に存在してもよく、または、１つの穴内の梁部材が、同じインプラント内で、別の穴とは異なる平面上に存在してもよい。これは、例えば、インプラントと固定デバイスとの間の必要な係合を提供するために異なる平面上に様々な梁部材および予め定められた空間を有することが必要になり得る、インプラントの形状がより沿う形を付けられ得る場合に、ロッキング機構３００と骨固定デバイス３９０との間のロックを助長するのに有利であり得る。例は、図４１Ａ、図４１Ｂ、および図４３〜図４６に示された丸みのある寛骨臼カップである。

図６は、１つの部品から構成された骨プレート１１０を示す。しかし、プレートは、図３１および図３２に示されるように２つ以上の層で作られた積層構造であってもよい。積層構造は、ロッキング機構を含むプレート幾何形状の製造において有利であり得る。ロッキング機構の特徴は、１つの層または複数の層上に製造することができる。

本発明の第２の実施形態が、図８および図９に示されている。骨プレート１０００が、骨固定デバイス３９０（図１１参照）を受け入れる少なくとも１つの通路穴１０３０を有する。通路穴１０３０は、中心軸１０３５を有する。図１０に示されたロッキング機構１２００は、中心軸１０３５と、少なくとも１つの梁部材１０５０と、少なくとも１つの予め定められた空間１０４０とを有する、通路穴１０３０を含む。ロッキング特徴１２００は、複数の角度で骨固定デバイスを受容するように構成されている。通路穴１０３０の周辺部１０６０は、様々な形状を有することができる。通路穴の形状は、骨固定デバイス３９０の適切に寸法取りされた頭部４００に適応し得る。通路穴１０３０の周辺部は、少なくとも１つの梁部材１０５０および１つの予め定められた空間１０４０を含む。予め定められた空間１０４０の周辺部１１３０は、予め定められた空間内への梁部材の部分的なまたは完全な移動を可能にし、それによりロックが生じることを可能にするための、適切に寸法取りされた任意の幾何形状とすることができる。梁部材１０５０は、梁部材１０５０をロッキング機構に接合する、第１の梁連結部１１４０および第２の梁連結部１１５０を有する（参照番号１１４０および参照番号１１５０で指定されている楕円形状の周りの連結部の領域）。梁部材１０５０は、骨固定デバイス３９０の頭部４００との係合を促進するために引込部（図６における１７０のような）を有する場合もあれば、そうではない場合もある。図８〜図１０に示された実施形態の１つの利点は、ロッキング機構の薄さである。薄いデバイスは、上部凹部または下部凹部（図１〜図７に示されるような２１０および２２０）を有していなくてもよい。全体的に薄い輪郭は、肋骨骨折プレートのような扁平なインプラントが必要とされる用途に、または顎顔面用途において、有利である。本発明の１つの利点は、ロッキング機構１２００およびロッキング機構３００の機能がプレートの全体的な厚さとは無関係であることである。骨プレート１０００の他の実施形態は、図３８Ａおよび図３８Ｂに示されるような最小限度の厚さのロッキング機構を含む薄いメッシュ型プレートを提供するであろう、メッシュ型構造を含む。対照的に、知られた多軸ロッキング機構は、ロッキング機構の全体的な厚さに影響を及ぼすであろう方向における材料の移動に依存し得る。本発明の予め定められた空間により、材料の移動は、全体的な構造の厚さプロファイルに影響を及ぼすことなしに、径方向および／または軸方向に生じ得る。これは、扁平な骨プレートが必要とされる用途において特に有利である。

図１０に示されたロッキング機構１２００は、４つの梁部材１０５０、および４つの予め定められた空間１０４０を有する。任意の数の梁部材および予め定められた空間の任意の組合せならびに配向が、本発明の範囲に含まれる。

図３および図１０に示されたロッキング機構は、実質的に平行な上面および下面を有する少なくとも１つの梁部材（１５０および１０５０）を含む。梁部材は、予め定められた空間１４０および空間１０４０それぞれに近接近していてもよい。梁部材１５０、１０５０、ならびに対応する予め定められた空間１４０、１０４０の寸法、形状、配向、および構造は、骨固定デバイス３９０の頭部４００への適切な干渉を提供する。図１１に示された骨固定デバイス３９０は、任意の典型的な標準ロッキング骨固定デバイスまたは非ロッキング骨固定デバイスであり得る。しかし、本明細書で説明される実施形態は、それらの頭部に一連の螺子山を有するロッキング骨固定デバイスと併用した場合に、特有の形で有益である。図１１〜図１３は、本発明の様々な実施形態に従って使用され得る骨固定デバイスの例を示す。図１１に示されるように、骨固定デバイス３９０は、軸４２０および頭部４００を有する。軸４２０は、螺子山が付けられているが、他の方法で骨に係合するように構成されてもよい。例えば、それは、全体に螺子山が付けられても、または部分的に螺子山が付けられてもよく、また、螺線刃、および／または１もしくは複数の鋲、展開可能な鉤爪、拡張要素、あるいは当技術分野で知られている他の骨係合の特徴を備えていてもよい。軸４２０が骨に係合することを可能にするいかなる特徴も本発明の範囲に含まれると見なされ、また、便宜上「螺子付き軸」と総称されるが、軸４２０に螺子山が付けられず、その結果骨固定デバイス３９０がペグまたはピンの形態をとることも可能である。そのような代替的実施形態は、骨固定デバイスが骨から抜け得るという懸念がない、または、プレートおよび他のペグ／ピンに対するペグ／ピンの配向／位置により構造体が骨から抜けるのを防ぐ、特定の処置において好ましくあり得る。

軸４２０は、用途に応じて、円筒状である場合もあれば非円筒状である場合もあり、螺子山付きの場合もあれば螺子山なしの場合もある。小径部４４０は、その長さに沿って一定の寸法を有する場合もあれば、変化する寸法を有する場合もある。例えば、螺子山付きの用途の場合、大径４５０が一定のままでありながら、小径部４４０が漸減する場合がある。その逆も可能である。

図１２は、勾配付きの頭部４００を有する骨固定デバイスの１つの実施形態を示す。この特定の実施形態では、小径部４８０は、小径部４７０よりも大きく、小径部４７０は、小径部４６０よりも大きい。この勾配付きの幾何形状は、第１の直径の小径部４６０を介した梁部材との係合を可能にする。小径部４６０、４７０、４８０の直径は、通路穴１３０または通路穴１０３０に適合する寸法となされる。より大きい直径の小径部４８０は、骨固定デバイスがロッキング機構を通過するのを防ぐ寸法となされる。螺子が前進されるにつれて、径方向の圧迫が増大し、それにより骨固定デバイスをロッキング機構に「ロック」する。この実施形態では、より大きい直径の小径部４８０は事実上、径方向止めである。頭部４００の大径部は、小径部に対応して勾配が付けられる。大径部４８５は、大径部４７５よりも大きく、大径部４７５は、大径部４６５よりも大きい。大径部は、各実施形態のロッキング機構境界内に適合するように適切に寸法取りされる。代替実施形態としては、典型的な螺子山付きの幾何形状を有さない場合がある。例えば、単方向性ロッキング用途の場合、骨固定デバイスは、ロッキング機構に係合するカムまたは溝特徴を含むなべ頭を有し得る。本開示により当業者に明らかになるであろう多数の代替実施形態が存在する。このロッキング機構の１つの利点は、プレート内の螺子山付きの特徴を必要とすることなしに、単方向性を含めて多方向性のロッキングを達成できることである。ロッキング機構はまた、ロックしていない骨固定デバイスと併用することができる。図１２に示された胴部４１０は、適切な骨固定デバイス上の明瞭な特徴である場合もあれば、そうでない場合もある。螺子山付きの頭部４００は、平滑な胴部４１０なしで軸４２０に移行していてもよい。

図１４および図１５は、骨固定デバイス３９０および骨プレート１００の組立体を示す。骨固定デバイス３９０は、螺子山付きの頭部を含む骨螺子である。図１４および図１５は、中立またはゼロ度の位置にある骨固定デバイスを示す。図１５は、梁部材１５０と頭部の小径部４７０との間の係合箇所４９０を示す。頭部４００がロッキング機構に係合するにつれて、梁は、必要とされる係合に順応するために移動させられる。固定デバイス３９０を含んだ固定組立体の変形した状態は、図３６Ａに示されている。この場合は、螺旋形の螺子山付き特徴が使用されているが、他の実施形態では、これは、同心環、カム、等を含む他の様々な特徴に置き換えられ得る。本発明において、梁は、梁部材の上方および／または下方の空間内に移動することができる。しかし本発明は、梁が骨固定デバイスと係合したときに予め定められた空間内に移動することも許容する。したがって、本発明は、他の自由度に加えて径方向の移動も可能にする。

図１６から図１８は、骨固定デバイス３９０および骨プレート１００の組立体を示す。骨固定デバイス３９０は、螺子山付き頭部骨螺子である。図１６〜図１８は、角度の付いた位置にある骨固定デバイスを示す。この画像では、角度は約２０度である。この２０度の角度は、限定的な特徴ではなく、例証目的にのみ使用されるものである。本発明の骨固定デバイスと骨プレートとの間には、多様な角度が存在し得る。図１８は、梁部材１５０と頭部の小径部４７０（図１１参照）との間の係合箇所４９０を示す。骨固定デバイスが様々な角度で通路穴内に導入されるときに梁部材１５０が螺子の頭部４００の様々な位置に係合することが、特筆される。頭部４００がロッキング機構に係合するにつれて、梁は、必要とされる係合に順応するために移動する。梁は、梁部材の上方および／または下方の空間内に移動することができる。しかし、本発明は、梁が骨固定デバイスと係合したときに予め定められた空間内に移動することを許容して、径方向の移動も可能にする。

ロッキング機構の第３の実施形態が、図１９、図２０、および図２１に示されている。ロッキング機構６９０は、分断部７３５を備え、他の構造において本明細書の他の実施形態に関して説明されたそれに類似し得る。分断部７３５は、梁部材７１０を２つの部材に分割し、分割された各部材は、図２０において楕円で示されるような１つの連結点７４０のみを有する。分断された梁部材は、通路穴７３０の中心軸に向かって突出しない。予め定められた空間７２０は、通路穴７３０への分断空間または連結空間となる分断部７３５を有する。梁部材は、予め定められた空間７２０内に移動することを可能とされる。そのような実施形態は、製造の容易さを目的として使用され得る。代替実施形態としては、予め定められた空間ならびに／または梁部材に関し、その寸法、幾何形状、構造、体積、形状、周囲長さ、および／もしくは他の特徴において異なり得る。さらに、代替的実施形態は、梁の数、予め定められた空間の数、寸法、幾何形状、構造、体積、形状、周囲長さ、等の間のいかなる関係も含み得る。

本発明は、インプラント内の螺子山付きとする構造を必要としない。これにより、複数の異なる骨固定デバイスを使用することが可能になる。さらに、従来技術のロッキング機構よりも実質的に薄いインプラントが可能になる。螺子山が付けられていない態様は、典型的なロッキング機構を製造することの難しさまたは耐久性のあるロックを製造することができないことが原因でこれまでは実行不可能な選択肢と考えられていた材料を使用して、ロッキング機構を製造することを可能にする。例えば、ニチノールのような材料は、非常に高価であり、また、螺子山を付けるのが難しく、ロッキング接触面が必要とされる場合には通常は使用されない。同様に、ＰＥＥＫなどの材料は、ロッキング機構または関連する片持ち梁を用いた幾何形状の破壊的性質が原因で、多くの従来技術デバイスによって使用されるロッキング機構には適さない。そのような幾何形状は、ＰＥＥＫなどの材料で製造されると破砕および破損する可能性がある。また、ＰＥＥＫの食い違い、えぐり、または擦り減りは、不要な摩耗屑を生み出す可能性がある。さらに、ポリマー材料は、知られたロッキング機構と併用された場合に、頑丈なロッキング接触面を可能としない可能性がある。

図２２および図２３は、ロッキング機構の多くの代替実施形態を示す。全ての実施形態は、通路穴８０１、８１１、８２１、８３１、予め定められた空間８０３、８１３、８２３、８３３、および梁部材８０２、８１２、８２２、８３２の、様々な寸法、幾何形状、構造、体積、形状、周囲長さ、等を示す。梁部材自体が予め定められた空間または通路穴を有する場合もあることが、特筆される。

図３１および図３２には、積層構造体として製造され得る代替実施形態が示されている。骨プレート組立体８００は、頂部プレート８３０および底部プレート８４０を含む。組み立てられると、頂部プレート８３０から頂部表面８１０が作られ、底部プレート８４０から底部表面８２０が作られる。通路穴８５０は、梁部材８６０および予め定められた空間８７０と同様に存在する。ここでは、ロッキング機構は、底部プレート８４０の一部であり、頂部プレート８３０は、そのロッキング機構と通孔を介して連携するように組み込まれている。代替実施形態としては、１つのプレート上にロッキング機構の一部を有し、別のプレート上に他の構造を有し得る。例えば、１つのプレートが２つの梁部材と２つの予め定められた領域とを有する一方で、別のプレートが複数の梁部材と予め定められた空間とを有するなど、種々の特徴を有するロッキング機構は、組み立てられたときには、もはや共通ではない。積層構造体は、複数のプレート（すなわち、２つ以上）で構成されてもよい。ここに示された実施形態は２つのプレートから成り、他の代替的実施形態では、３つ以上のプレートが互いに固着されて、積層構造体を形成し得る。

本発明のロッキング機構の便益および利点は、永久組立体とすることができる点である。図３３、図３４、および図３５は、通路穴９３０を備えるロッキング機構９７０を有する骨プレート９００の実施形態を示す。通路穴９３０は、プレートに組み付けられる構成要素である梁部材９５０を有する。この特定の実施形態では、梁部材９５０は、穴９６０を介して骨プレート９００内に組み付けられるピンである。この組み付けは、予め定められた空間９４０を作り出す。この実施形態は、本明細書で他の実施形態に関連して説明された便益および利点を有する。梁部材９５０は、同一平面および／または同軸に位置する場合もあれば、そうでない場合もある。梁部材９５０は、骨プレート９００と同じ材料で形成される場合もあれば、そうでない場合もある。本明細書における開示に基づき、当業者は、組立構造体が様々な寸法、幾何形状、構造、体積、形状、周囲長さ、等を有し得ることを理解するであろう。この実施形態は、図３１および図３２に記載された実施形態と組み合わされる場合もあれば、そうでない場合もある。

本発明の原理は、骨プレートの代わりにまたは骨プレートに加えて代替骨固定デバイスに取り入れることもできる。図２４〜図２６は、骨固定デバイスの頭部に予め定められた空間５１０を含む骨固定デバイス５００の実施形態を示す。予め定められた空間５１０は、分断部５４０を介して周囲に開いている。梁部材５２０は作り出されて、骨プレート内に係合されるときに予め定められた空間内に移動させられる。本発明を取り入れた骨固定デバイス６００の代替実施形態が、図２７〜図３０に示されている。骨固定デバイス６００は、頭部に予め定められた空間６１０を含む。この実施形態では、予め定められた空間６１０は分断部を有さず、それにより、単一の梁部材６２０を作り出している。梁部材６２０は、骨プレート内に係合されるときに、予め定められた空間内に移動する。図２４〜図３０に記載された骨固定デバイスは、ほとんど円筒状の頭部を示すが、代替実施形態としては、断面形状が非円筒状の骨固定デバイス頭部を含み得る。例えば、骨固定デバイスの頭部を形成するために、３小葉形断面形状、楕円形断面形状、等辺多角形断面形状、または他の断面形状が使用され得る。

図３６Ａ、図３６Ｂ、および図３６Ｃは、骨固定デバイス３９０を螺子込んだことによる梁部材１５０の変形を示すために提供されている。図３６Ａは本質的に、ロッキング機構要素内の固定デバイス３９０を示している図１４の部分的な底面図である。図３６Ｂは、図３６Ａのロッキング機構要素の状態および位置を示すが、固定デバイス３９０は含まれていない。図３６Ａおよび図３６Ｂの両方から分かるように、固定デバイス３９０は、梁部材１５０を予め定められた空間１４０内に撓めさせ、またそれは、任意選択の引込部１７０を変形させる。この撓みと変形の組合せは、固定デバイス３９０をロッキング機構内にロックするが、撓みまたは変形のどちらかが、ロッキングをもたらすのに十分なものであってもよい。図３６Ｃでは、梁部材１５０Ｄは、それらが予め定められた空間１４０において「底に達した」位置まで撓められており、梁部材１５０Ｐも実質的に撓められているが、底に達してはいない。

図３７Ａ〜図３７Ｄは、予め定められた空間１２４０がプレート１３００を完全には貫通しないめくら穴構造を示す。図３７Ａは、プレート１３００の上面図であり、図３７Ｃは、プレート１３００の構成に限定されることなく、ロッキング機構の要素、すなわち、通路穴１２３０、予め定められた空間１２４０、梁部材１２５０、および皿穴１２７０を示す。断面の図３７Ｂは、プレート１３００を完全には貫通しない予め定められた空間１２４０を示す。図３７Ｄは、プレート１３００のロッキング機構の要素の底面図である。

図３８Ａは、図３に示されたタイプのロッキング機構３００を有するメッシュ１４００の上面平面図である。連結要素１４０１が、ロッキング機構３００を互いに連結させて、メッシュを構成する。図３８Ｂは、図３８Ａの斜視図である。

図３９Ａ〜図３９Ｃは、直交しない方向性を有するロッキング機構を示す。図３９Ｂは、プレート１５００内のロッキング機構を示す。プレートの構成に限定されることのないロッキング機構の要素、すなわち、通路穴１５３０、予め定められた空間１５４０、および梁部材１５５０が、図３９Ａに示されている。図３９Ｃは、図３９Ｂの断面図である。

別の非直交ロッキング機構が、図４０Ａ〜図４０Ｃに示されている。プレート１６００が、凹設されたロッキング機構１６０１を有する。機構は、通路穴１６３０、予め定められた空間１６４０、および梁部材１６５０を有する。図４０Ａは、プレート１６００の上面平面図であり、図４０Ｂは、それの断面図である。ロッキング機構の要素は、図４０Ｃに示されている。

図４１Ａは、湾曲したプレート１７００内のロッキング機構１７０１の上面平面図であり、図４１Ｂは、それの断面図である。ロッキング機構は、通路穴１７３０、予め定められた空間１７４０、および梁部材１７５０を有する。

図４２Ａ〜図４２Ｃは、プレート１８００内に積み重ねられた梁部材１８５０Ａおよび梁部材１８５０Ｂを有するロッキング機構実施形態を示す。図４２Ａは、通路穴１８３０、予め定められた空間１８４０、および梁部材１８５０Ａを示す、プレート１８００の上面図である。断面図の図４２Ｂ、およびロッキング機構要素の斜視図の図４２Ｃでは、梁部材１８５０Ｂが示されている。梁部材１８５０Ｂは、任意選択の引込部１８７０Ｂを有し、若干小さい任意選択の引込部１８７０Ａが、梁部材１８５０Ａ内に存在する。積み重ねられた梁部材は、空間１８０２によって分離されている。この例示では２つの積み重ねられた梁部材が存在するが、本明細書における説明および図面に基づき当業者には明らかであるように、３つ以上存在してもよい。

図４３は、ロッキング機構１９０１（図４４Ａ参照）を有する寛骨臼カップ１９００の斜視図である。図４４は、寛骨臼カップ１９００の上面平面図であり、図４４Ａは、それの断面図である。図４５は、寛骨臼カップ１９００の側面図であり、図４６は、寛骨臼カップ１９００の底面斜視図である。ロッキング機構１９０１は、寛骨臼カップ１９００の内側上の凹部１９０３内に存在し、またそれは、カップの外側表面と同一平面になっている。要素には、通路穴１９３０、予め定められた空間１９４０、および梁部材１９５０が含まれる。任意選択の引込部１９７０も示されている。

図４７Ａ〜図４７Ｃは、髄内くぎ２０００を示す。くぎは、図４７Ａでは遠近法で示されている。図４７Ｂは、くぎ２０００の部分的な側面図であり、図４７Ｃは、くぎ２０００の部分的な上面図である。ロッキング機構２００１は、くぎの用途に応じた設計上の選択としてくぎに沿って様々に配置されている。この実施形態では、くぎ頭部２００４内にロッキング機構２００１があり、他のロッキング機構２００１が軸２００５に沿って配置されている。ロッキング機構２００１は、くぎ表面より下に凹設されており、各機構は、通路穴２０３０、予め定められた空間２０４０、および梁部材２０５０を含む。

本明細書における説明および図面に基づき当業者には明らかであるように、本発明のロッキング機構は、骨に固定される必要がある任意のインプラントデバイスに組み込まれ得る。

本発明の構成要素を作るために、様々な製造方法が使用され得る。一部は、形状が平坦でない梁部材をもたらし得る。本明細書で示されかつ説明された個々の梁部材の方向性は、限定的なものではない。例えば、骨プレートが本発明の原理に従って機械加工され、次いで最終形状に型打ちされた場合、ロッキング機構は、梁部材の頂部表面と底部表面との間に平行を維持するが表面が必ずしも平坦であり得ない成形を被る場合もある。

Claims (17)

1. インプラントを骨に固着させるために骨固定デバイスと組み合わせて使用するための多方向性ロッキング機構を含む医療用インプラントデバイスであって、
   前記インプラントに対して複数の角度で前記骨固定デバイスを受容するためのそれを貫通した少なくとも１つの通路穴を有するインプラントであって、前記通路穴が周辺部を有するインプラントと、
   前記周辺部上に配置され、かつ、前記周辺部の一部分を含む第１の側を有する少なくとも１つの梁部材と
   を備え、
   各梁部材が、前記第１の側の反対側に第２の側を有し、
   前記デバイスがさらに、
   各第２の側に隣接した空間
   を備え、
   各梁部材が、前記骨固定デバイスが前記少なくとも１つの通路穴内に前進されたときに前記空間の中もしくは周りに軸方向および／または径方向に変形される寸法となされ、前記変形により、前記固定デバイスが前記インプラントにロックされることを特徴とするデバイス。
2. 前記インプラントは、骨プレート、髄内くぎ、縫合糸アンカー、人工器官、または人工器官の要素から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
3. 前記骨固定デバイスは、骨螺子、ピン、またはブレードから成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
4. 前記多方向性ロッキング機構は第１の厚さを有し、前記デバイスは第２の厚さを有し、前記第１の厚さは前記第２の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
5. 前記多方向性ロッキング機構は、前記デバイスの上面、または前記デバイスの下面、または前記デバイスの前記上面および前記下面の両方に対して凹設されることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
6. 少なくとも２つの梁部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
7. 各梁部材は、前記通路穴に隣接した前記梁部材の縁部上に引込部を備え、前記引込部は、前記梁部材の薄くなった部分を含み、前記引込部は、前記梁部材の上面、前記梁部材の下面、または前記梁部材の前記上面および前記下面の両方に存在し得ることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
8. ２つ以上の層の積層構造体を含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
9. 前記多方向性ロッキング機構は、１つの層内に配置されることを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
10. 梁部材が分断部を有し、前記分断部は前記梁部材を２つの部材に分割することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
11. 前記空間は穴であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
12. 前記空間はめくら穴であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
13. 前記通路穴および空間は、前記多方向性ロッキング機構の上面および／または下面に直交しないことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
14. 前記多方向性ロッキング機構は、前記医療用インプラントデバイスの上面および／または下面に直交しないことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
15. 前記通路穴および空間は、前記多方向性ロッキング機構の上面および／または下面に直交しないことを特徴とする請求項１４に記載のデバイス。
16. 頭部を有する骨固定デバイスであって、前記頭部は、軸、前記軸の周りに径方向に配置された空間、および前記空間の周りに径方向に配置された梁部材を有し、前記梁部材は、前記骨固定デバイスがインプラント内の穴を通して骨に固定されるときに、前記空間の中または周りに軸方向および／または径方向に変形される寸法となされ、前記インプラントは、前記骨固定デバイスにより前記骨に固定されることを特徴とする骨固定デバイス。
17. 前記梁部材は、外側周辺部を有し、かつ、前記外側周辺部に対して前記空間を開く少なくとも１つの分断部を含むことを特徴とする請求項１６に記載の骨固定デバイス。

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