骨接合用接触デバイス

专利摘要:
本発明は、骨ねじ１４用の接触デバイス１０に関する。接触デバイスでは、骨ねじと接触デバイスの構成体の埋め込み後の最終状態において、接触デバイスの第１の部分１６はキャビティ１２の外側に配置され、第２の部分１８はキャビティの内側に配置される。部分１６、１８は、対電極を形成する。第２の部分が骨ねじに電気的に接触し、一方第１の部分が骨ねじに対して絶縁される。接触デバイスには電圧源２４、２６を備えるキャビティ２０、２２が設けられる。電圧源の極は、第１の部分及び第２の部分に直接的又は間接的にそれぞれ電気的に接触する。特に電気構成要素に使用可能な体積に関して、かかる接触デバイスをいっそう良くするため、骨ねじと接触デバイスの構成体の埋め込み後の最終状態において、接触デバイスの第１の部分が近位に配置されるものとする。
公开号:JP2011507643A
申请号:JP2010540041
申请日:2008-12-03
公开日:2011-03-10
发明作者:ヴェルナー クラウス，；ヘリベルト シュテファン，
申请人:ノイエ マグネートオーデュン ゲーエムベーハー；
IPC主号:A61N1-05

专利说明:

[0001] 本発明は、キャビティを備える少なくとも部分的に導電性の骨ねじに電気的に接触する接触デバイスに関する。接触デバイスでは、骨ねじと接触デバイスの構成体の埋め込み後の最終状態において、接触デバイスの第１の部分がキャビティの外側に配置され、接触デバイスの第２の部分が骨ねじのキャビティ内に配置される。接触デバイスの第１の部分及び第２の部分は、少なくとも部分的に対電極を形成する。骨ねじの外面が、少なくとも部分的に、接触デバイスの第１の部分によって形成される電極に対して対電極として働くように、接触デバイスの第２の部分が骨ねじに電気的に接触し、一方接触デバイスの第１の部分が骨ねじから絶縁される。接触デバイスにはキャビティが設けられ、少なくとも１つの電圧源がそのキャビティ内に配置される。電圧源の極は、接触デバイスの第１の部分及び第２の部分に直接的又は間接的にそれぞれ電気的に接触する。]
背景技術

[0002] かかる接触デバイスは骨接合の分野で既知である。骨接合は、埋め込みねじ、支持プレート、ワイヤ、骨髄釘などにより、折れた又は病気の骨の破片をその損傷のない自然な形に負荷安定的に固定するものである。骨接合手段は、一般的に、ステンレス鋼又はチタン合金で製造され、患者の急速な可動化を可能にすると同時に損傷を受けた骨を固定化することができる。固定化は治癒にとって不可欠な必要条件である。]
[0003] しかし、同程度に非弾性である、組織を変位させる支持インプラントによる剛性固定を用いた場合、主に血管及び神経の消失による生物学的回復への障害が問題となる。それとは別に、埋め込み時間の増加に伴い、その機能の部分的物理的退行により、支持構造の生体力学的性質が損なわれることになる。しかし、生物学的制御が低減すると、耐性菌（ＭＲＳＡ＝多種耐性黄色ぶどう球菌）により感染の危険が増加する。これらの細菌は、粘着性バイオフィルムの形で金属インプラントの表面にコロニーを形成することができ、多糖類の粘液層の助けにより抗生物質の攻撃に耐え得ることが示されている。]
[0004] これらの問題は、例えば上述の一般的な接触デバイスの使用により、整形外科手術での電気的骨治療の使用によって対処され得る。そうした装置の一例が米国特許第６７７８８６１号に記載されている。前記特許文献に記載の磁気的に誘導される電気的骨治療では、体の罹患部分を交番磁場に曝すことにより、骨接合手段中に低周波の電気的な交流電流が誘導される。慢性的な治療抵抗性、主に、感染した骨の欠損、嚢胞及び腫瘍転移についての上述の技法の多くの臨床的応用例、並びに病院関連の実験研究において、支持金属に接触する骨領域で、極低周波数の正弦波の電気的な交流電位のソースとして働く骨接合インプラントが使用されるとき、最適な治療効果が達成されることが長い間示されてきた。]
[0005] 伝送技法は、変圧器の原理に従って果たされ、体の負傷を受けた又は病気の領域が、約１〜１００Ｈｚ、好ましくは４〜２０Ｈｚの極低周波数、０．５〜５ｍＴ（５〜５０ガウス）の磁束密度を有する正弦波の磁場で満たされる。この磁場は、１つ又は複数の、一次の、外部電流コイル中の関数電流発生器により生成される。コイルは、骨接合手段が設置される体の部位に挿入される。これらの極低周波電磁場は、想定され得る衣類及びギブス包帯を含む組織、並びに骨接合の非磁性（オーステナイト系）の支持金属の両方を、ほぼ損失なく貫通する。二次のコイル構成であるいわゆる変換器が、支持金属との電気的接触において埋め込まれる。したがって、変換器で誘導される電位は、骨の病変領域、並びに骨接合手段に隣接する組織に全体的に加えられる。]
[0006] 骨接合の構成部分に治療的に有効な電位を誘導伝送するこの技法の場合、経皮的な電流ラインによる感染の危険が回避され、また治療パラメータ、すなわち電圧、周波数、強度、信号波形及び処置時間が、誘起磁場の関数電流発生器の指示特有プログラミングによって決定され得る。]
[0007] 磁気誘導に基づく電気骨接合はさておき、インプラントのエネルギー源を、複雑な外部装置が回復電場（ｒｅｃｕｐｅｒａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄｓ）の生成に必要ないように、さらに、理想的な場合、電界が永久に存在するすなわち患者が外部磁場内にいるときだけでなく存在するように、構成することがすでに示唆されていた。しかし、そうした解決策には、インプラント内にエネルギー源のための体積の増加が実現されなければならず、それは、当然、医療的制約により簡単には得られないということが問題となる。例えば、米国特許第６７７８８６１号の図４は、エネルギー源のための体積が、骨ねじに挿入される挿入物の少なくとも長さ及び直径により制限されることに関する。]
発明が解決しようとする課題

[0008] 本発明の目的は、電気構成部品の収容に使用可能な体積が増加するように、一般的な接触デバイスをさらに発達させることである。さらに、手術中の接触デバイスの管理容易性及び柔軟な使用法、並びにその生物学的効果、治療有効性及び収益性が向上されるべきである。]
課題を解決するための手段

[0009] 前記の目的は、独立請求項の特徴によって解決される。]
[0010] 本発明の有利な諸実施形態は、従属請求項において提供される。]
[0011] 本発明は、骨ねじと接触デバイスの構成体の埋め込み後の最終状態において、接触デバイスの第１の部分が近位に配置される一般的な接触デバイスに基づく。接触デバイスの第１の部分が骨ねじの外側に配置されるこの構成体の場合、接触デバイス内の使用可能な体積が増大される。接触デバイスは、特別な準備処置の必要なくして、手術中に簡単な方法ですでに埋め込まれた骨ねじに挿入され得る。具体的に、米国特許第６７７８８６１号の図４にある構成体の遠位端の先端部は省かれ、接触デバイスのもはや存在しない先端部の十分な電気的接触を確実にするための事前の穴あけ又は他の処置がとられる必要がなくなる。実際的に、どんな従来型のカニューレ挿入ねじにも接触デバイスが設けられ得る。外科医は、骨ねじがすでに挿入された後に接触デバイスの埋め込みを望むか否かを決めることができる。これは、特に、複数の骨ねじが帯電構成部品の一部になることになる骨プレートを固定するのに使用される場合に関連する。そして、１つ又は複数の骨ねじには本発明による接触デバイスが設けられ、一方他の骨ねじは接触デバイス無しのままであってもよい。いずれにせよ、どのねじに接触デバイスが設けられるべきかについての決定は、骨プレートと骨ねじの構成体が完全に埋め込まれた後でなされ得る。本発明による構成体の場合、骨ねじ全体が、好ましくは、カソードになり、一方骨ねじの外側に配置される接触デバイスの第１の部分が、少なくとも部分的に、アノードを形成する。この方法では、骨形成がそれぞれの電極の極性によって決まる、すなわちカソードで促進されアノードで妨げられるので、磁気的に誘導される骨形成は骨ねじの安定化領域すなわちねじ軸に集中する。したがって、骨の形成は接触デバイスの近位部分の領域で妨げされるすなわち回避される、及び／又は骨軟化が骨折領域で引き起こされる一方骨形成が所望の方法で増進される。さらに、骨組織による妨げなしに接触デバイスが簡単に取り外され得るので、骨ねじの外移植が簡単になる。]
[0012] 接触デバイスは、骨ねじに挿入され得るものとする。この利点に基づいて、本発明による接触デバイスは、接触デバイスを受ける特別な手段が骨ねじの内側壁部に設けられる必要がないので、実際的にどんな骨ねじにも挿入され得る。]
[0013] この点に関連して、接触デバイスの第２の部分が少なくとも１つのばね接点を介して骨ねじに接触することが特に有利である。１つ又は複数のばね接点は、接触デバイスの挿入中それに接触しており、次いで特定の挿入配置後に自己支持する。ばね接点は、骨ねじと接触デバイスの構成体の最終状態において、中空の骨ねじの内側壁部で自己支持し続ける。接触デバイスは、初めから、１つ又は複数の前記ばね接点を備え得る。しかし、同じ構造の接触デバイスが様々なばね接点の介在により様々な骨ねじと協働することができるように、ばね接点（複数可）が、多少なりとも、接触デバイスと骨ねじの間のアダプタとして働くことも実行可能である。]
[0014] 本発明の他の実施形態によれば、接触デバイスは骨ねじにねじ込まれ得るものである。この場合、接触デバイスは、雄ねじを備えなければならず、雌ねじが骨ねじのキャビティ内に形成されなければならない。]
[0015] 少なくとも１つの電圧源が蓄電池を備えることが特に有利である。このとき、例えばリチウムイオン蓄電池であるそうした蓄電池のための十分な体積が、骨ねじの外側に配置される接触デバイスの第１の部分の具体的に内部で使用することができる。]
[0016] やはりまた、少なくとも１つの電圧源がコンデンサを含むことも実現され得る。例えば、いわゆるスーパーキャップ（ｓｕｐｅｒｃａｐ）がエネルギーの蓄積のために設けられ得る。]
[0017] 少なくとも１つの電圧源がコイルを備えることがさらに有利である。]
[0018] さらにまた、コイルが蓄電池及び／又はコンデンサに並列に接続されることが特に有利である。エネルギー源として使用される蓄電池又はコンデンサはコイル無しで実現可能であり、その逆に、そういうものとして骨ねじに電力供給するコイルは外部磁場のエネルギーを吸収するのに十分であるが、コイルと蓄電池及び／又はコンデンサとを組み合わせることが特に有用であり得る。すなわち、デバイスの充電に必要なエネルギーは、実際、外部磁場によってもたらされるが、外部磁場がなくても使用可能であるように、コイルが、さらにまた、磁気誘導によるエネルギー蓄積（複数可）の充電に使用され得る。したがって、例えば、インプラントが１日１回短時間外部交番磁場に曝されれば十分であり、それによってエネルギー蓄積（複数可）が充電され、そして蓄積されたエネルギーがその日の残り時間に使用され得る。]
[0019] 関数発生器が接触デバイスのキャビティ内に配置されることがさらに有利であり得る。発生器は、好ましくは、正弦波又は同様の交流電圧を発生する。エネルギーが接触デバイス内部の蓄電池によって供給される場合、直流電圧が使用可能であり、それは骨ねじに適当な方法で電力供給することができる。しかし、既知の交番磁場治療から知られる電気的状態に匹敵するものを生成するために、この方法、すなわち外部磁場及び内部中継コイルを使って、交流電圧を供給することが望まれ得る。しかし、そうした交流電圧に関連して、交流電圧が接触デバイスの外側部分で少なくとも主に正極性を生成し、一方ねじ軸が少なくとも主に負電位であることに留意されたい。この方法では、骨成長は骨の損傷領域で促進され、接触デバイスの外側部分の不必要な内方成長は妨げされるすなわち回避される。前記電位の供給は、ダイオード、場合によっては平滑コンデンサを、関数発生器によって形成される電圧源に並列に接続することによって実施され得る。]
[0020] 試験回路及び信号を検出して送信する高周波識別用の電気回路が接触デバイスのキャビティ内に配置され、信号が、具体的に、生理学関連パラメータに対応することが特に有利であり得る。測定装置によって、例えば組織の状態又はｐＨ値に応じたインピーダンスが測定され得る。同様に、印加電圧が連続的に監視され得る。そして、対応する信号は、高周波識別（ＲＦＩＤ）用の電気回路を介して外部分析装置に送信され得る。]
[0021] 接触デバイスは、骨ねじと接触デバイスの構成体の埋め込み後の最終状態をとるように、ラッチ又はスナップイン連結によって骨ねじに係合することが有利であり得る。このように、外科医は、困難な状況下にあっても、骨ねじ内部における接触デバイスの正しい配置のさらなる指示を得る。ラッチ又はスナップイン連結は、骨ねじに対する接触デバイスの意図しない後の移動を防ぐこともできる。]
[0022] 本発明は、さらに、本発明による骨ねじを備える骨接合デバイスに関する。]
[0023] 次に、添付の図面を参照して、特に好ましい実施形態に基づいて、本発明を一例として説明する。]
図面の簡単な説明

[0024] 骨ねじと接触デバイスの構成体の第１の実施形態を通り軸方向に導かれる断面図である。
骨ねじと接触デバイスの構成体の第２の実施形態を通り軸方向に導かれる断面図である。]
実施例

[0025] 本発明の好ましい諸実施形態の以下の説明において、同じ番号は同一又は類似の構成要素を示す。]
[0026] 図１は、骨ねじと接触デバイスの構成体の第１の実施形態を通る軸方向の断面図を示す。図には骨ねじ１４及び骨ねじ１４のキャビティ１２に挿入される接触デバイス１０が示される。] 図１
[0027] 骨ねじ１４は、ねじ軸３４及びねじ軸３４に設けられるねじ付き部３６を備える。ねじ軸３４の近位端には、ねじ頭３８が取り付けられる。ねじ頭３８は、骨ねじ１４にねじ込むためのツールが内部に係合することができるデバイスを備えることが好ましい。例えば、骨ねじ１４のキャビティ１２は、内部六角形嵌合又は類似の確動嵌合及び／又はねじ頭３８領域内のフォースクロージャデバイス（ｆｏｒｃｅ ｃｌｏｓｕｒｅ ｄｅｖｉｃｅｓ）によって制限される。]
[0028] 接触デバイス１０は、近位に配置されるキャップ形の第１の部分１６及び遠位に配置される細長の第２の部分１８を備える。遠位の第２の部分１８は、骨ねじ１４のキャビティ１２内に突き出る。導電性のばね接点２８は、接触デバイス１０と骨ねじ１４の機械的電気的接触のために設けられる。複数のばね接点は、機械的電気的接触をいっそう良くするために、本明細書に示される以外に様々な軸方向座標に設けられてもよい。接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６は、本実施形態では蓄電池２４、高周波識別３２（ＲＦＩＤ）のための電気回路３２、ダイオード４０及びオーム抵抗４２である様々な電気構成部品が配置されるキャビティ２０を含む。蓄電池２４は、電力を供給し、そのカソードは接触デバイス１０の細長の第２の部分１８に電気的に接続され、そのアノードは接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６の導電性外側シェル４４に接触する。接触デバイス１０の細長の第２の部分１８と骨ねじ１４を電気的に接触させることにより、骨ねじ１４がカソードになり、一方接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６の外側導電性シェル４４がアノードを形成する。]
[0029] 前記２つの対電極の間の短絡は防がれるべきであり、この目的のため、接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６は、接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６の遠位境界を形成する電気絶縁領域４６を備えることが意図され得る。絶縁領域４６は、例えば、ＤＬＣ層（ＤＬＣ＝ダイヤモンドライクカーボン）により実施され得る。別法として、又はそれに加えて、接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６と骨ねじ１４の間にさらなる絶縁手段が設けられてもよい。前記絶縁手段は、骨ねじ１４との一体成形、接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６との一体成形、又は別個の構成要素としても形成可能である。]
[0030] 接触デバイス１０と骨ねじ１４の埋め込み後の構成体の最終状態は、例えば、接触デバイスのキャップ形の第１の部分１６の絶縁部分４６の間の接触によって形成され得るストッパ、或いはラッチ又はスナップイン連結によって実施されてもよいストッパによって、明確に定められ得る。接触デバイス１０と骨ねじ１４の埋め込み後の構成体の最終状態は、接触デバイス１０を骨ねじにどの程度挿入するかを外科医が手術中に決めることができるように可変であってもよい。]
[0031] 電気絶縁の塊、例えば組織適合性流し込み樹脂の、接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６のキャビティ２０に、電気構成部品を埋め込むことは特に有利であり得る。同じことは、接触デバイス１０の細長の第２の部分１８内に位置するキャビティ２２に適用される。本実施形態では、好ましくは磁気的に軟らかいコアを有するコイル２６が前記キャビティ２２内に配置される。前記コイルは、骨ねじ１４と接触デバイス１０の構成体が外部交番磁場内に配置されるとき、蓄電池２４を充電するためのエネルギー供給装置として働く。この目的のため、コイル２６は、蓄電池２４に並列に電気的に接続される。言い換えれば、コイルの一方の極が蓄電池２４のアノードに接続され、コイルの他方の極が蓄電池２４のカソードに接続され、これはここでは接触デバイス１０の導電性の細長の第２の部分１８の介在のもとでなされる。電気構成部品の直接的な接触も可能である。]
[0032] 接触デバイス１０の第１の部分１６内に配置される他の電気構成部品は、様々な目的を果たす。接触デバイス１０のキャップ形の第１の部分１６内のＲＦＩＤ３２の構成は、概略的に理解されるべきである。前記ＲＦＩＤ３２が内部測定回路から外部分析装置への出力信号に基づいて信号を送ることができることが重要である。ダイオード４０は、電圧を整流する働きをする、すなわちコイル２６によって直接もたらされる場合に役目を果たす。オーム抵抗４２は、電圧特性がそれによって修正され得る様々な他の電気構成部品の代替である。]
[0033] 図２は、骨ねじと接触デバイスの構成体の第２の実施形態を通り軸方向に導かれる断面図を示す。ここでは、関数発生器３０が用いられる。関数発生器３０は、その入力端子を介して蓄電池２４により電力が供給され、一方その出力端子は接触デバイス１０の２つの部分１６、１８に接触する。他方では、ダイオードは、近位のキャップ形の第１の部分１６が主に陽電位を有し、骨ねじ１４が主にカソードの構成部品を受けることを確実なものにすることができる。] 図２
[0034] 図１に関連して説明されるように、遠隔測定の働きをするＲＦＩＤが、関数発生器３０を備え本明細書に示す実施形態に設けられてもよい。] 図１
[0035] 上記の説明、図面並びに特許請求の範囲に開示される本発明の特徴は、本発明を個別に又は任意に組み合わせて実現するために重要となるものであり得る。]
[0036] １０接触デバイス
１２キャビティ
１４骨ねじ
１６ 第１の部分
１８ 第２の部分
２０ キャビティ
２２ キャビティ
２４蓄電池
２６コイル
２８ばね接点
３０関数発生器
３２電気回路
３４ ねじ軸
３６ねじ山
３８ねじ頭
４０ダイオード
４２オーム抵抗
４４導電性外殻
４６ 絶縁ハウジング]

权利要求:

請求項1
キャビティ（１２）を備える少なくとも部分的に導電性の骨ねじ（１４）に電気的に接触するための接触デバイスであって、前記骨ねじ（１４）と前記接触デバイス（１０）との構成体の埋め込み後の最終状態で、当該接触デバイス（１０）の第１の部分（１６）が前記キャビティ（１２）の外側に配置され、当該接触デバイス（１０）の第２の部分（１８）が前記キャビティ（１２）の内側に配置され、当該接触デバイス（１０）の前記第１の部分（１６）及び前記第２の部分（１８）が少なくとも部分的に対電極を形成し、当該接触デバイスの前記第２の部分（１８）が前記骨ねじ（１４）に電気的に接触し、一方、当該接触デバイス（１０）の前記第１の部分（１６）が、前記骨ねじ（１４）の外面が少なくとも部分的に当該接触デバイス（１０）の前記第１の部分（１６）によって形成される前記電極についての対電極として働くように、前記骨ねじ（１４）に対して絶縁され、当該接触デバイス（１０）が、前記キャビティ（２０、２２）と、当該接触デバイス（１０）の前記第１の部分（１６）及び前記第２の部分（１８）にそれらの極が直接的又は間接的に電気的に接触し前記キャビティ（２０、２２）内にそれぞれ配置される少なくとも１つの電圧源（２４、２６）とを具備する、接触デバイス（１０）において、当該接触デバイス（１０）の前記第１の部分（１６）が、前記骨ねじ（１４）と接触デバイス（１０）との構成体の埋め込み後の最終状態において、近位側に配置されることを特徴とする、接触デバイス。
請求項2
当該接触デバイス（１０）が前記骨ねじ（１４）に挿入され得ることを特徴とする、請求項１に記載の接触デバイス。
請求項3
当該接触デバイス（１０）の前記第２の部分（１８）が少なくとも１つのばね接点（２８）を介して前記骨ねじ（１４）に接触することを特徴とする、請求項１又は２に記載の接触デバイス。
請求項4
当該接触デバイス（１０）が前記骨ねじ（１４）にねじ込まれ得ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接触デバイス。
請求項5
前記少なくとも１つの電圧源が蓄電池（２４）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接触デバイス。
請求項6
前記少なくとも１つの電圧源がコンデンサを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接触デバイス。
請求項7
前記少なくとも１つの電圧源がコイル（２６）を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の接触デバイス。
請求項8
前記コイル（２６）が前記蓄電池（２４）及び／又は前記コンデンサに並列に接続されることを特徴とする、請求項７に記載の接触デバイス。
請求項9
関数発生器（３０）が前記接触デバイス（１０）の前記キャビティ（２０）内に配置されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の接触デバイス。
請求項10
試験回路及び信号を検出し送信する高周波識別のための電気回路（３２）が前記接触デバイス（１０）の前記キャビティ（２０）内に配置され、前記信号が生理学関連パラメータに対応することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の接触デバイス。
請求項11
前記接触デバイス（１０）が、前記骨ねじ（１４）と当該接触デバイス（１０）との構成体の埋め込み後の最終状態をとるように、前記骨ねじ（１４）とラッチ又はスナップイン連結をすることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の接触デバイス。
請求項12
骨ねじ（１４）と、請求項１〜１１のいずれか一項による接触デバイス（１０）とを備える、骨接合デバイス。