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【発明の名称】 使い捨て部分を有する半自動のトルク制限装置及び方法
【発明者】 【氏名】ジェームス・エー.・リンナー

【要約】 【課題】トルク制限装置と方法とを提供すること。

【構成】ヘッドと、スピンドルと、ハンドルとを有する装置で、ハンドルは、スピンドルによりヘッドに回転可能に取り付けられている。ハンドルとヘッドとは、接触面で接続されている。この装置は、スピンドルからずれヘッドの一部分を占めるように構成されているヘッドの軸方向孔と、スピンドルからずれトルク制限挿入体を受容するように構成されているハンドルの軸方向孔をさらに有している。ハンドルに対して第1の回転位置にあるヘッドに応じて、ヘッド及びハンドルの軸方向孔は協働して整列して配列されて、トルク制限挿入体は接触面を横断し、ヘッドの軸方向孔の中に入る。ヘッドとハンドルとは、トルク制限挿入体を介して回転が結合している。ヘッドとハンドルとは、接触面を横断しトルク制限挿入体に対するせん断限界を超えるせん断力に応じて、結合解除される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心の回転軸を有するヘッドと、
このヘッドに回転可能に取り付けられているハンドルと、を具備し、
このハンドルとヘッドとは、接触面で接続され、
前記ヘッドは、前記中心の回転軸からずらされたヘッドの軸方向孔を規定し、
前記ヘッドは、前記中心の回転軸からずらされたハンドルの軸方向孔を規定し、このハンドルの軸方向孔は、トルク制限挿入体を受容するように形状がとられ、前記ハンドルに対して第1の回転位置にある前記ヘッドに応じて、前記ヘッドの軸方向孔とハンドルの軸方向孔とは、協働するように整列して配置されて、前記トルク制限挿入体が前記接触面を横断し、前記ヘッドの軸方向孔に入ることを可能にし、前記ヘッドとハンドルとは、前記トルク制限挿入体を介して回転が結合され、前記接触面を横断して前記トルク制限挿入体のせん断限界を超えて印加されたせん断力に応じて、回転が結合解除される、装置。
【請求項2】
前記ハンドルにより規定され、前記中心の回転軸からずらされているハンドルの第2の軸方向孔をさらに具備し、このハンドルの第2の軸方向孔は、前記トルク制限挿入体のせん断された部分を受容するように構成され、前記ハンドルに対して第2の回転位置にある前記ヘッドに応じて、前記ヘッドの軸方向孔とハンドルの第2の軸方向孔とは、協働するように整列して配置されて、前記トルク制限挿入体のせん断された部分が前記ヘッドの軸方向孔を出て、前記ハンドルの第2の軸方向孔に入ることを可能にする、請求項1に係る装置。
【請求項3】
前記トルク制限挿入体のせん断された部分が前記ハンドルへ向かうように付勢する戻りばねをさらに具備する請求項2に係る装置。
【請求項4】
前記トルク制限挿入体を中心として配置された環状の溝をさらに具備する請求項1に係る装置。
【請求項5】
前記トルク制限挿入体が前記ヘッドに向かうように付勢するばねをさらに具備する請求項1に係る装置。
【請求項6】
ハンドルの第1の孔にアクセスするための取外し可能な端部組立体をさらに具備する請求項1に係る装置。
【請求項7】
前記ハンドルからの前記端部組立体の取外しが容易になるように、この取外し可能な端部組立体にテクスチャー加工された面をさらに具備する請求項6に係る装置。
【請求項8】
前記トルク制限挿入体のせん断部分を前記ヘッドから除去する除去ポートをさらに具備する請求項1に係る装置。
【請求項9】
前記ハンドルを確実に把持することが容易になるように、グリップ面をさらに具備する請求項1に係る装置。
【請求項10】
所定の大きさのトルクを締具に印加するための装置であって、
前記締具にトルクを伝達するためのヘッド手段と、
前記締具にトルクを印加するために、前記ヘッド手段に結合されているハンドル手段と、
前記所定の大きさのトルクよりも大きい大きさのトルクに応じてトルク制限挿入体をせん断することにより前記ハンドル手段から前記ヘッド手段に伝達される、印加されるトルクを制限するように、前記ヘッド手段とハンドル手段との間に相互に使用されるように配置されているトルク制限手段と、を具備し、前記ハンドル手段は、前記トルク制限挿入体がせん断されるのに応じて前記締具から回転が結合解除される、装置。
【請求項11】
前記トルク制限挿入体は、前記ヘッド手段とハンドル手段との間の接触面を横断し、このトルク制限挿入体をせん断すると、外れた分節部が発生する、請求項10に係る装置。
【請求項12】
前記外れた分節部を前記ヘッド手段から出し、前記ハンドル手段の貯蔵区画の中に入れるための手段をさらに具備する請求項11に係る装置。
【請求項13】
ヘッドの孔と整列したハンドルの孔に応じて、前記トルク制限挿入体に、前記ヘッド手段とハンドル手段との間の接触面を横断させるための手段をさらに具備する請求項11に係る装置。
【請求項14】
第1のトルク制限挿入体を第2のトルク制限挿入体と置き換えることに応じて、前記所定の大きさのトルクを変更するための手段をさらに具備する請求項10に係る方法。
【請求項15】
締具に所定の大きさのトルクを印加する方法であって、
トルク制限装置を前記締具に結合することと、
前記トルク制限装置のハンドルを回転することにより前記締具にトルク量を印加することと、を具備し、前記トルク制限装置は、トルク制限挿入体を有し、このトルク制限挿入体は、前記トルク量に応じてせん断力を受け、このトルク制限挿入体は、前記所定の大きさのトルクよりも大きな前記トルク量に応じてせん断し、前記ハンドルは、前記トルクせん断挿入体がせん断されるのに応じて、前記締具から回転が結合解除される、方法。
【請求項16】
前記トルク制限装置のヘッドとハンドルとの間の接触面を、前記トルク制限挿入体の一部で横断させることをさらに具備し、前記トルク制限挿入体をせん断すると、外れた分節部が発生する、請求項15に係る方法。
【請求項17】
前記外れた分節部を前記ヘッドから出して、前記ハンドルの貯蔵区画の中に入れることをさらに具備する請求項16に係る方法。
【請求項18】
ヘッドの孔と整列したハンドルの孔に応じて、前記トルク挿入体に前記トルク制限装置のヘッドとハンドルとの間の接触面を横断させることをさらに具備する請求項16に係る方法。
【請求項19】
前記トルク制限挿入体を第2のトルク制限挿入体で置き換えることにより前記所定の大きさのトルクを変更することをさらに具備する請求項15に係る方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、トルク制限装置と方法とに関する。特に、本発明は、使い捨ての挿入体を用いて、装置に印加されるトルクの大きさを制限するための装置と方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
本出願は、開示の全体がここで参照により組み込まれる、2006年7月20日に出願され、「SEMI AUTOMATIC DISPOSABLE TORQUE LIMITING DEVICE AND METHOD」と題された米国仮出願番号60/831,953の優先権を主張している。
【0003】
様々な製造、建設、及び医療産業で、所定位置に位置し、通され、又はねじ込まれる対象物すなわち締具が用いられている。これらの対象物すなわち締具は、所定の締め状態又は位置付け状態に最適であるように決定された、あらかじめ定められた大きさのトルクを有していてもよい。加えて、この締具または対象物は、締具又は対象物を疲労させまたは破壊するように決定された所定の大きさのトルクを有していてもよい。しばしば、これらの所定のトルク値は、製造者又は試験施設により決定される。使用に際して、技術者すなわち使用者は、この所定の大きさのトルクに従って締具又は対象物をセットするトルクレンチのような装置を使用することができる。特定の例では、外科医は、骨を再形成(reconstruct)し、患者の骨に代用要素を取り付けるために、骨用ねじを用いることができる。このような状況では、適切な大きさのトルクを印加することは非常に重要でありうる。
【0004】
従来のトルクレンチは、印加されるトルクの大きさを制限するために、摩擦と共にコイルばねとばねワッシャとからの力を用いている。不都合なことに、これらの従来のトルクレンチのなかで複数の構成要素が互いに摺動するので、磨耗により、従来のトルクレンチのトルク設定が変更されてしまいうる。そのようなものとして、従来のトルクレンチは、トルクレンチのトルク制限範囲を維持するために再較正される必要がある。
【0005】
従来のトルクレンチでは、機構の適切な動作のために潤滑剤が必要とされる。これら潤滑剤は、蒸気消毒の間に破壊され、また、複数の構成要素を酸化し装置の精度を低下させうる。加えて、これら従来のトルクレンチでは、クリーニングまたは再較正のサイクルの間に再注油が必要とされる。
【0006】
従来のトルクレンチ機構は、また、故障及び停止(bind)すなわちロックアップし、この結果、トルク制限の効果がなくなり、本質的に工具が、硬く、この場合、手によりトルクの力を識別する工具の使用者の能力にトルク制限が規制されている、限定を行わない工具に変化してしまいうる。このことは、トルク過剰、すなわち安全ではない条件をもたらしうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、少なくともある程度まで、ここで述べた不都合な点を解消することができる装置と方法とを提供することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述の必要は、一態様において印加されたトルクの大きさを制限する装置と方法とが提供される本発明により、かなりの程度まで満たされる。
【0009】
本発明の一実施形態は、トルク制限装置に関する。このトルク制限装置は、ヘッドと、ハンドルと、ヘッドの軸方向の孔と、ハンドルの軸方向の孔と、を有している。前記ヘッドは、中央の回転軸を備えている。前記ハンドルは、このヘッドに回転可能に取り付けられている。これらハンドルとヘッドとは、接触面で接続されている。前記ヘッドの軸方向孔は、前記ハンドルにより規定され、前記中央の回転軸からずらされている。前記ハンドルの軸方向孔は、トルク制限挿入体を受容するように形状がとられている。前記ハンドルに対して第1の回転位置にある前記ヘッドに応じて、前記ヘッドの軸方向孔とハンドルの軸方向孔とは、協働するように整列して配置され、前記トルク制限挿入体が前記接触面を横断し、前記ヘッドの軸方向孔に入ることが可能となっている。前記ヘッドとハンドルとは、前記トルク制限挿入体を介して回転が(rotationally)結合されている。これらヘッドとハンドルとは、前記接触面を横断して印加され、前記トルク制限挿入体に対するせん断限界を超えるせん断力に応じて、回転の結合が解除される。
【0010】
本発明の他の実施形態は、締具に所定の大きさのトルクを印加するための装置に関する。この装置は、ヘッド手段と、ハンドル手段と、トルク制限手段と、を有している。前記ヘッド手段は、前記締具にトルクを伝達する。前記ハンドル手段は、前記締具にある大きさのトルクを印加するためにこのヘッドに結合されている。前記トルク制限手段は、前記所定の大きさのトルクよりも大きな大きさのトルクに応じて、トルク制限挿入体をせん断することにより、前記ハンドル手段から前記ヘッド手段に伝達される印加されたトルクを制限するように、前記ヘッド手段とハンドル手段との間で相互に使用されるように(interoperably)配置されている。前記ハンドル手段は、せん断された前記トルク制限挿入体に応じて前記締具から回転の接続が解除される。
【0011】
本発明のこの上他の実施形態は、締具に所定の大きさのトルクを印加する方法に関する。この方法では、トルク制限装置は、前記締具に結合されている。このトルク制限装置は、トルク制限挿入体を有している。加えて、前記トルク制限装置のハンドルを回転させることにより、前記締具にある大きさのトルクが印加される。前記トルク制限挿入体は、この大きさのトルクに応じてせん断力を受ける。このトルク制限挿入体は、前記所定の大きさのトルクよりも大きな大きさのトルクに応じてせん断される。前記ハンドルは、前記トルク制限挿入体がせん断されたことに応じて、締具から結合が解除される。
【0012】
このように、この中のいくつかの実施形態の詳細な説明をよりよく理解できるようにするために、そして、本出願の技術への寄与がより認められるために、本発明の複数の実施形態がやや概略的に説明されてきた。もちろん、以下で説明され、本出願に添付されている請求項の主題を形成する、本発明の追加的な複数の実施形態がある。
【0013】
この観点で、本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明で説明され又は複数の図面に示されている、構成の詳細と構成要素の配置との詳細まで、本出願に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、説明されている実施形態に加えて複数の実施形態が可能であり、様々な方法で実施され、実行されることができる。また、要約書で用いられているだけではなく、ここで用いられている用語と術語とは、説明の目的のためであり、限定としてみなされるべきではない。
【0014】
そのようなものとして、当業者により、本開示が基づいている概念を、本発明の複数の目的を実行するために他の構造、方法、及びシステムのデザインのための基礎としてただちに用いることができることが認められる。しかしながら、請求項が、このような等価な構成が本発明の精神と範囲とを逸脱しない範囲で、このような等価な構成を含んでいるとみなされることは重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明は、半自動のトルク制限装置と方法とを提供する。好ましい実施形態の一例では、このトルク制限装置は、使い捨てのトルク制限用挿入体を有している。この使い捨ての挿入体は、所定の数の分節部を有している。使用の間、前記挿入体の分節部は、トルク制限装置のハンドルに印加された所定の大きさのトルクに応じてせん断される。このせん断された分節部をこのハンドル内に残すことができる。
【0016】
様々な実施形態では、前記トルク制限装置は、プラスチック、ポリマ、樹脂、金属などのようないかなる適当な材質を有していてもよい。好ましい例では、トルク制限装置は、手術室内で使用するために殺菌することができる複数の素材を有している。例えば、加圧殺菌可能な(autoclaveable)ポリマと、耐腐食性の金属をトルク制限装置並びに/もしくは挿入体を製造するために用いることができる。この挿入体は、分節部の数に対応した複数の環状の溝を備えたロッド又はバーを有していてもよい。この挿入体の物質特性と前記溝のところでの断面積を、トルク制限装置のためのトルク値を決定するために用いることができる。
【0017】
前記トルク制限装置が、実質的に並びに/もしくは連続的に、前記挿入体により支配される、あらかじめ設定されたトルク制限を維持することは、本発明の実施形態の有利な点である。このあらかじめ設定されたトルク制限が本質的には摩擦による磨耗により影響を受けないことは他の有利な点である。そのようなものとして、このトルク制限装置を試験し再較正するための必要をなくすことができる。
【0018】
ここで、本発明の複数の好ましい実施形態が、同一の参照符号が一貫して同一の部分を指示する図面を参照して説明される。図1に示されているように、トルク制限装置10を締具12を基材14に取付けるために用いることができる。このトルク制限装置10は、使用者、技術者又は外科医が把持するためのハンドル16を有している。このトルク制限装置10は、このハンドル16をヘッド20に接続しているシャフト18をさらに有している。このヘッド20は、締具12に係合するように構成されている。様々な実施形態で、これらヘッド20とシャフト18とは、本質的に単一の構成要素でよく、あるいは、このヘッド20を他のヘッド20と交換するのが容易になるように、このヘッド20がシャフト18に分離可能に取り付けられていてもよい。
【0019】
一般に、トルク制限装置10は、(図1に示されているように)軸Aを中心としてハンドル16を回転させることに応じて、印加されたトルクがシャフト18を同様に回転させるように構成されている。このトルク制限装置10は、閾値すなわち最大トルクで、軸Aを中心としてハンドル16を回転させるのに応じて、シャフト18がこの軸Aを中心として回転するのを停止する。従来の装置では、この閾トルクでの制限は、ある1つの部材が他の部材に接して摺動する摩擦力により影響される。不都合なことに、この摩擦の結果、機械的な磨耗が生じ、この磨耗によりこの装置を介して印加されるトルクの特性が変わってしまうかもしれない。摩擦が印加されるトルクのうちほぼ無視できる成分であることは様々な実施形態の有利な点である。このようなものとして、複数の本実施形態は、摩擦による磨耗又は機械的な磨耗によりほぼ影響を受けない。
【0020】
加えて、図1には明示的に示されていないが、トルク制限装置10は、締具12に印加されるトルクの量を表示するディスプレイを有することができる。さらに、トルク制限装置10は、シャフト18を一方向に又は選択可能に一方向に回転させるようなラチェット機構を有していてもよい。これは、操作者が工具での手の位置を変えたり取り直したりする必要がないような選択的な態様である。
【0021】
図2は、図1のトルク制限装置の分解図である。この装置10のドライバ端には、せん断要素22がある。このせん断要素22の近接端には、2つの孔、中央の孔24とせん断孔26Aとがある。この中央の孔24は、回転ハンドル16をドライバ端18に接続する肩付きねじ28を受容する。せん断孔26Aは、ばね仕掛けのエジェクタピン30と、このエジェクタピン30の軸方向スロット34と制限ピン36とが対になることにより動きが制限されるばね32と、を収容する。
【0022】
ハンドル16は、せん断孔26Aに選択的に整列させることができる複数の孔又は孔を有している。例えば、図2に示されているように、ハンドル16は、挿入体装填用孔26Bと分節部選択用孔26Cとを有している。この挿入体装填孔26Bは、さらにブッシング26BBをさらに有し、トルク制限挿入体40をせん断することが容易にすることができる。
【0023】
加えて、トルク制限装置10は、1つ以上のトルク制限用使い捨て挿入体すなわち挿入体40と、これら挿入体40を進める複数のばね42と、挿入体40及びばね組立体46を保持するためのキャップ44と、を有している。
【0024】
図3Aは、トルク制限装置10と共に用いられるために適している使い捨ての挿入体40の側面図である。これら挿入体は、どんな適当な素材から形成されていてもよい。適切な素材には、プラスチックすなわち複数のポリマ、金属、などが含まれる。特定の例では、前記挿入体は、長さが分節したプラスチック素材を有している。図3Aに示されているように、挿入体40は、複数の環状の溝52A乃至52nにより示されている複数の分節部50A乃至50nを有している。これら環状の溝52A乃至52nは、隣接する分節部50A乃至50nの間にせん断応力を集中させる役割を果たす。このように、これら環状の溝52A乃至52nにより、清浄で並びに/もしくは反復可能なせん断動作が容易となる。せん断孔26Aが中心軸Aから回転が(rotationally)ずれているため、ハンドル16に印加されるトルクにより、このせん断孔26Aに対応する力が発生し、トルク制限挿入体40にせん断力が発生する。特に、せん断孔26Aの深さと分節部50A乃至50nの長さとは、各順に、環状の溝52A乃至52nにせん断力がかけられるように、整合されている。トルク制限挿入体40の断面積と物質特性とは、環状の溝52A乃至52nのところで、所定の大きさのせん断力に応じてせん断するように構成されている。環状の溝52A乃至52nの各々がせん断すなわち切断される前に吸収することができるせん断力の大きさが、「せん断限界(shear limit)」である。このせん断限界は、トルク制限挿入体40の部分的な又は完全な、破砕又は断裂が結果として生じるのに十分な大きさのせん断応力又はひずみとして定義されている。1つ以上の分節部52A乃至52nを、トルク制限装置10内で又はこのトルク制限装置の適当な複製内でせん断し、挿入体40を試験又は較正することができる。挿入体40は、図3Aに示されているフランジ54のような基部又はフランジが設けられた挿入部分をさらに有している。
【0025】
様々な実施形態で、トルク制限挿入体40のせん断限界は、どんな適当な値を取ることもできる。例えば、様々な標準的な締具は、1ニュートンメートル(Nm)未満から10Nmより大きな、製造業者の推奨する取り付けトルクを有していてもよい。したがって、トルク制限挿入体40は、1Nm、2Nm、4Nm、6Nmなどのせん断限界を有することができる。あるせん断限界を備えたトルク制限挿入体40を、他のせん断限界を備えた他のトルク制限挿入体から区別するために、このトルク制限挿入体40は、表示値、区別できる色、サイズ、形状などを有していてもよい。特定の例では、このトルク制限挿入体40は、各せん断限界に対して特定の形状を有していてもよい。すなわち、図3Aに示されているトルク制限挿入体40は、ほぼ円柱状として描かれているが、異なるせん断限界を有するトルク制限挿入体40は、例えば、細長い、3面、4面、又は多面の角柱でもよい。一実施形態によると、挿入体装填孔26B並びに/もしくはブッシング26BBを特定の形状のトルク制限挿入体40だけを受容するように構成してもよい。
【0026】
図3Bは、較正手続を終えた使い捨ての挿入体の側面図である。一度、試験又は較正が実行されると、「実効的な(working)」長さの分節された挿入体40は、残存している3つのトルク制限分節部と共に残されている。しかしながら、他の実施形態では、3つよりも多く又は少ない分節部50A−50nが残されてもよい。
【0027】
図3Cは、トルク制限装置10内への使い捨ての挿入体40の挿入を示す分解図である。トルク制限装置10に装填するのは簡単で、例えば、ばね組立体の摩擦を低減するためにこのばね組立体46の後ろ側にスラストベアリング56を有することができる。
【0028】
図4Aは、装填位置のトルク制限装置10の上面図である。ハンドル16は、「装填(LOAD)」位置まで回転されている。この時点では、挿入体40は、エジェクタピン30と整列される。
【0029】
図4Bは、前記装填位置のトルク制限装置10のA−A線に沿った断面図である。この透視図では、装填された位置が示されている。ハンドル16は、挿入体40の1つ、以下「第1の挿入体40」と称する、が、せん断要素22内の孔26Aの中に装填されるまで回転される。この第1の挿入体40とエジェクタピン30との後方には、ばね42、32がある。第1の挿入体40の後方の大きな方のばね42は、エジェクタピンのばね32よりも大きなばね係数(spring rate)を有し、この結果、エジェクタピンのばね32を圧倒し、第1の挿入体40は、エジェクタピン30をこのエジェクタピンの動作が前記ピンとスロットとの組合せにより制限されるまで進める。第1の挿入体40が停止するまで完全に進められると、挿入体40は、「トルク制限」の工程のために正しく位置している。
【0030】
図5Aは、せん断位置のトルク制限装置10の上面図である。挿入体40が所定のトルク値でせん断すると、ハンドル16は、せん断要素22に対して「装填(LOAD)」と「排出(EJECT)」との間の中間の位置に回転する。
【0031】
図5Bは、せん断位置のトルク制限装置10のB−B線に沿った断面図である。この図では、第1の挿入体40の前方の分節部50Cがせん断され、せん断要素22のせん断孔26Aの内部に残されて示されている。せん断要素22には、第1の挿入体40と同じボルトサークル上の1つのせん断孔26Aしかないため、第1の挿入体40は、このせん断孔26が空にされるまで次の位置に進まない。
【0032】
図5Cは、せん断位置のトルク制限装置の端面図である。図5Cに示されているように、断面線C−Cは、装填孔26Bを通過するように角度を付けて配置されている。
【0033】
図5Dは、せん断位置のトルク制限装置のC−C線に沿った断面図である。図5Dに示されているように、C−C線に沿った断面図は、装填孔26Bを横断し、せん断要素22が「装填」及び「排出」位置の間に位置している間に、本質的にどのように第1の挿入体40と第2の挿入体40との両方が進むのを妨げられているのかを示している。
【0034】
図6Aは、排出位置でのトルク制限装置10の上面図である。図6Aに示されているように、ハンドル16は、「排出」位置に回転されている。
【0035】
図6Bは、排出位置でのトルク制限装置10のC−C線に沿った断面図である。この断面図に示されているように、せん断されていた、第1の挿入体40の分節部50Cは、この場合、ハンドル16の排出チャンバの中へと進む。エジェクタピン30の制限スロットのために、このエジェクタピンは、このエジェクタチャンバの中へと進まない。場合によっては、洗浄ポート又は除去ポート58を、排出を増加させるために有している。例えば、もし有しているならば、ワイヤ又はピンをばね32の作用を増加させるように挿入してもよい。
【0036】
図6Cは、排出位置でのトルク制限装置10の端面図を示している。図6Cに示されているように、断面線E−Eは、装填孔26Bを通過するように角度をつけて配置されている。
【0037】
図6Dは、排出位置のトルク制限装置10のE−E線に沿った断面図である。図6Dに示されているように、E−E線に沿った断面図は、装填孔26Bを横断し、せん断要素22が排出位置にある間に、本質的にどのように第1の挿入体40と第2の挿入体40との両方が進むのを妨げられているかを示している。
【0038】
図7Aは、第2の充填された位置のトルク制限装置10の上面図を示している。この場合、ハンドル16は、次の「装填」位置に回転されている。
【0039】
図7Bは、第2の装填位置のトルク制限装置10のF−F線に沿った断面図である。この断面図で見ることができるように、第2の挿入体40の第1の分節部50Cが、エジェクタピン30を停止するまで押して、せん断要素22内に進んでいる。この第1の分節部50Cは、それがせん断要素22の孔26Aと整列するまで進まないことに留意されたい。
【0040】
図8Aは、第2のせん断位置のトルク制限装置10の上面図である。第2の挿入体40が所定のトルク値でせん断すると、ハンドル16は、「装填」と「排出」との中間の位置にくる。
【0041】
図8Bは、第2のせん断位置のトルク制限装置10のG−G線に沿った断面図である。この図では、第2の挿入体40の前方の分節部50Cは、せん断されて、せん断要素22の孔26Aの内部に残されて示されている。せん断要素22には、第2の挿入体40と同一のボルトサークル上に1つの孔があるだけなので、第2の挿入体40は、次の位置に進まない。
【0042】
図8Cは、排出位置のトルク制限装置10の端面図である。図8Cに示されているように、断面線H−Hは、装填孔26Bを通過するように角度を付けて配置されている。
【0043】
図8Dは、排出位置のトルク制限装置10のH−H線に沿った断面図である。図8Dに示されているように、H−H線に沿った断面図は、装填孔26Bを横断し、せん断要素22が装填及び排出位置の間にある間に、本質的にどのように第1の挿入体40と第2の挿入体40との両方が進むのを妨げられているのかを示している。
【0044】
図9Aは、第2の排出位置のトルク制限装置10の上面図である。ハンドル16を回転させるのに応じて、トルク制限装置10は、「排出」位置に進む。
【0045】
図9Bは、第2の排出位置のトルク制限装置10のI−I線に沿った断面図である。この透視図に示されているように、せん断された、第2の挿入体40の分節部50Cは、この場合、ハンドル16の排出チャンバ内へと進む。エジェクタピン30の制限スロット34のために、このエジェクタピンは、排出チャンバの中へと進まない。この場合、2つの別々の挿入体40(例えば、第1及び第2の挿入体40)の分節部が、2つの別々の排出チャンバの中にあることに留意されたい。
【0046】
図9Cは、第2の排出位置のトルク制限装置10の端面図である。図9Cに示されているように、断面線J−Jは、装填孔26Bを通過するように角度が付けられて配置されている。
【0047】
図9Dは、第2の排出位置のトルク制限装置10のJ−J線に沿った断面図である。図9Dに示されているように、J−J線に沿った断面図は、装填孔26Bを横断し、せん断要素22が排出位置にある間に、本質的にどのように第1の挿入体40と第2の挿入体40との両方が進むのを妨げられているのかを示している。
【0048】
図10Aは、最終的な排出位置のトルク制限装置10の断面図である。図10Aに示されているように、分節部50C乃至50Eが収集孔26Cの中に保持されている。
【0049】
図10Bは、最終的な排出位置のトルク制限装置10の上面の断面図である。図10Bに示されているように、フランジ54は、唇部(lip)を係合するように、又はそうでなければ、本質的に最後の分節部よりもさらに挿入体40を進めることを防止するように、構成されている。
【0050】
図10Cは、他の実施形態による最終的な排出位置のトルク制限装置10の上面の断面図を示している。この断面図から見られるように、この特定の実施形態によるトルク制限装置10は、6回、トルク制限のために使用することができる。他の実施形態では、トルク制限装置10並びに/もしくは挿入体40をより多くの又はより少ないトルク制限のために使用するために構成することができる。一度、分節部50C乃至50nが全てせん断されると、フランジ54により、挿入体40がさらに進むことは防止される。この時点で、この装置10は、回転しかしない。この装置10は、また、全ての6つの分節部50A乃至50nを保持するようにデザインされる。
【0051】
図11は、図1のトルク制限装置10からの使用された挿入体40の取り出しを示す分解図である。
【0052】
図12は、本発明の一実施形態による、締具を取り付ける方法60を示すフローチャートである。図12に示されているように、この方法60を、トルク制限装置10内の挿入体40のようなトルク制限挿入体を取り付けることに対応する工程62で開始することができる。取付けを始めるために、装填用スリーブ又は孔にアクセスすることができる。例えば、装填孔26Bと収集孔26Cとを露出させるように、保持キャップ44を回して外し、又はそうでなければ、ばね42とばね組立体46と共に取外すことができる。その後で、挿入体40を装填孔26B内に位置させることができ、トルク制限装置を再び組立てることができる。注意すべきことは、トルク制限装置10の中に取り付けられる挿入体40は、取り付けられる特定の締具に対する所定のトルク制限に基づいて選択されることができることである。例えば、骨用ねじのような締具は、4ニュートンメートル(Nm)の推奨される取り付けトルクを有していてもよい。取り付けのための挿入体40は、4Nmのトルクに対応する所定のせん断強度を有することができる。
【0053】
工程64では、締具12を基材14に取り付けることができる。例えば、骨用ねじを患者の骨の中にねじ込むことができる。特に、締具12を、トルク制限装置10にビットにより結合させることができ、ハンドル16を、図5Aと図5Bとに示されているように、挿入体40がせん断されるまで回転することができる。
【0054】
工程66では、切断された分節部を、ヘッド20から排出することができる。例えば、図6Aと図6Bとに示されているように、せん断孔26Aを収集孔26Cと整列することができる。それに応じて、例えば、分節部50Cが、ばね仕掛けのエジェクタピン30とばね32とにより収集孔26C内に動かされてもよい。
【0055】
工程68では、締具を追加して取り付けるかを決定することができる。例えば、進行中の操作手続により締具が追加して用いられることが示されるならば、追加の締具がほぼ同じトルク表示を有しているかを工程70で決定することができる。もし追加して締具を取り付けることが示されていないならば、トルク制限装置10を工程78でクリーニングすることができる。
【0056】
工程70では、ほぼ同じトルク限界が指示されているかを決定することができる。例えば、同様の骨組織に取り付けられる同じタイプの骨用ねじを用いる状況でほぼ同じトルク限界が指示されてもよい。もし、ほぼ同じトルク限界が指示されていることが決定されるならば、追加的な分節部50C乃至50nが挿入体40に取り付けられたままであるかを決定することができる。もし、異なるトルク限界が指示されることが決定されるならば、挿入体40を工程74で交換することができる。
【0057】
工程72では、さらに分節部が残っているかを決定することができる。例えば、もし、ハンドル16をヘッド20に対して完全に一回転させた際、せん断孔26Aの中に分節部50C乃至50nが全く装填されていないならば、全く分節部が残っていないことを決定することができ、挿入体40を工程74で交換することができる。もし、分節部50C乃至50nが残っているならば、既に行われていないのであれば、工程76で次の分節部を装填することができる。
【0058】
工程74では、挿入体40を交換することができる。例えば、装填孔26Bと収集孔26Cとを露出させるように、保持キャップ44を回して外し、又はそうでなければ、ばね42とばね組立体46と共に取外すことができる。図11に示されているように、挿入体40とどんな費やされた分節部50C−50nも、トルク制限装置10を傾けることにより重力の助けを借りて取り除くことができる。この後、図3Cに示されているように、次の締具に対応するトルク限界を有する挿入体40が装填孔26Bに取り付けられ、トルク制限装置が再び組み立てられる。
【0059】
工程76では、次の分節部50C乃至50nを装填することができる。例えば、もし分節部がすでに装填されていないならば、ヘッド20を、図7Aと図7Bとに示されているように装填位置が得られるまで、ハンドル16に対して回転することができる。充填に続いて、工程64で締具を取り付けることができる。
【0060】
工程78では、トルク制限装置10をクリーニングすることができる。例えば、トルク制限装置10を図11に示されているように分解することができ、このトルク制限装置10を洗浄することができる。一度、挿入体40が取り出されれば、このトルク制限装置を再び組み立て並びに/もしくは消毒することができる。特定の例では、このトルク制限装置10を加圧滅菌することができる。
【0061】
本発明の多くの態様と有利な点とは、詳細な説明から明らかであり、この結果、添付されている請求項により、本発明の正しい精神と範囲とに入る、本発明の全てのこのような態様と有利な点との範囲を対象とすることが意図されている。さらに、数多くの変更と変形例とが当業者には直ちに観念されるため、本発明を図示され説明されたとおりの構成と操作とに限定するのは望ましくなく、したがって、本発明の範囲に入る全ての適切な変更と等価物とを主張することができる。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明の一実施形態によるトルク制限装置の斜視図である。
【図2】図1のトルク制限装置の分解図である。
【図3A】図1のトルク制限装置との使用に適した使い捨ての挿入体の側面図である。
【図3B】較正手続の後の使い捨ての挿入体の側面図である。
【図3C】使い捨ての挿入体の図1のトルク制限装置内への挿入を示す分解図である。
【図4A】装填位置でのトルク制限装置の上面図である。
【図4B】装填位置でのトルク制限装置のA−A線に沿った断面図である。
【図5A】せん断位置でのトルク制限装置の上面図である。
【図5B】せん断位置でのトルク制限装置のB−B線に沿った断面図である。
【図5C】せん断位置でのトルク制限装置の端面図である。
【図5D】せん断位置でのトルク制限装置のC−C線に沿った断面図である。
【図6A】排出位置でのトルク制限装置の上面図である。
【図6B】排出位置でのトルク制限装置のD−D線に沿った断面図である。
【図6C】排出位置でのトルク制限装置の端面図である。
【図6D】排出位置でのトルク制限装置のE−E線に沿った断面図である。
【図7A】第2の装填位置でのトルク制限装置の上面図である。
【図7B】第2の装填位置でのトルク制限装置のF−F線に沿った断面図である。
【図8A】第2のせん断位置でのトルク制限装置の上面図である。
【図8B】第2のせん断位置でのトルク制限装置のG−G線に沿った断面図である。
【図8C】第2のせん断位置でのトルク制限装置の端面図である。
【図8D】第2のせん断位置でのトルク制限装置のH−H線に沿った断面図である。
【図9A】第2の排出位置でのトルク制限装置の上面図である。
【図9B】第2の排出位置でのトルク制限装置のI−I線に沿った断面図である。
【図9C】第2の排出位置でのトルク制限装置の端面図である。
【図9D】第2の排出位置でのトルク制限装置のJ−J線に沿った断面図である。
【図10A】最終的な排出位置でのトルク制限装置の断面図である。
【図10B】最終的な排出位置でのトルク制限装置の断面図である。
【図10C】他の実施形態による最終的な排出位置でのトルク制限装置の断面図である。
【図11】図1のトルク制限装置からの使用された挿入体の除去を示す分解図である。
【図12】本発明の一実施形態による、締具を取り付ける方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0063】
10…トルク制限装置、 12…締具、 14…基材、 16…ハンドル、 18…シャフト、 20…ヘッド、 22…せん断要素、 24…中央の孔、 26A…せん断孔、 26B…装填孔、 26BB…ブッシング、 26C…収集孔(分節部選択用孔)、 28…肩付きねじ、 30…エジェクタピン、 32…ばね、 34…軸方向スロット、 36…制限ピン、 40…挿入体、 42…ばね、 44…キャップ、 44…保持キャップ、 46…ばね組立体、 50A…分節部、 50C…分節部、 50E…分節部、 50n…分節部、 52A…溝、 52n…溝、 54…フランジ、 56…スラストベアリング、 58…清掃ポート(除去ポート)、 60…方法、 62…工程、 64…工程、 66…工程、 68…工程、 70…工程、 72…工程、 74…工程、 76…工程、 78…工程。
【出願人】 【識別番号】507070021
【氏名又は名称】ピリング・ウェック・インコ−ポレ−テッド
【出願日】 平成19年3月20日(2007.3.20)
【代理人】 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦

【識別番号】100091351
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 哲

【識別番号】100088683
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 誠

【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊

【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司

【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘

【識別番号】100095441
【弁理士】
【氏名又は名称】白根 俊郎

【識別番号】100084618
【弁理士】
【氏名又は名称】村松 貞男

【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久

【識別番号】100140176
【弁理士】
【氏名又は名称】砂川 克

【識別番号】100092196
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 良郎

【識別番号】100100952
【弁理士】
【氏名又は名称】風間 鉄也


【公開番号】 特開2008−23697(P2008−23697A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2007−73518(P2007−73518)