JP6427558B2

JP6427558B2 - 創内関節腔拡大器

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Publication number: JP6427558B2
Application number: JP2016506185A
Authority: JP
Inventors: 越智　光夫; 光夫越智
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Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: WO2015133231A1; EP3115006A4; JPWO2015133231A1; EP3115006B1; EP3115006A1; US10022236B2; US20170007413A1

Description

本発明は、創内関節腔拡大器に関する。

従来より、関節軟骨損傷の治療として内科的治療（内服、関節内注射等）や外科的治療（マイクロフラクチャ−、モザイクプラスティ、培養軟骨移植等）が試みられているが、外科的治療の場合、日常生活に戻るにはリハビリテーションを経る必要がある。リハビリテーションでは、軟骨治療部への荷重を軽減させるために関節に創外固定器を装着することが知られている。例えば、特許文献１には、第１骨部に取り付けられる第１ピンと、第２骨部に取り付けられる第２ピンと、第１永久磁石を含みかつ第１ピンに取り付けられる第１磁石部と、第２永久磁石を含みかつ第２ピンに取り付けられる第２磁石部とを備えた創外固定器が開示されている。第１磁石部は、第１ピンの長手方向に直交する断面が円弧かつ凸状の凸部を有し、第２磁石部は、第２ピンの長手方向に直交する断面が円弧かつ凹状の凹部を有している。第１磁石部と第２磁石部とは、凸部と凹部とが対向しかつ第１永久磁石と第２永久磁石の同極が対向するように配置されている。具体的には、第１磁石部として円柱状の磁石、第２磁石部として直方体の一面を円弧状に切り出した形状の磁石を用意し、円柱状の第１磁石部が第２磁石部の円弧面に対向するように配置されている。こうした創外固定器によれば、第１骨部と第２骨部とを磁石の反発力により離間させることができ、軟骨治療部への荷重を軽減した状態（関節腔を拡大させた状態）で関節を円滑に運動させることができる。

特開２０１２−１５７３７７号公報

しかしながら、上述した固定器は、骨に取り付けたピンが皮膚を貫通して体外に突出しているため、衛生面に注意を払う必要があった。また、固定器の構造が大きくなりがちであり、患者の生活に支障が生じることがあった。こうしたことから、体内に埋め込む固定器（創内関節腔拡大器）の開発が望まれていた。上述した固定器の技術を創内関節腔拡大器に適用するには、構造をコンパクトにすると共に、磁気の影響が外部へ及ばないようにする必要があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、膝関節の大腿骨と脛骨との間隙を磁石の反発力により維持する創内関節腔拡大器であって、構造がコンパクトで、磁気の影響が外部へ及ばないものを提供することを主目的とする。

本発明の創内関節腔拡大器は、
膝関節の大腿骨と脛骨との間隙を維持するために用いられ、前記膝関節を切開した創内に配置される創内関節腔拡大器であって、
前記大腿骨に固定され、前記脛骨側が凸になるように円弧状に湾曲した板状の大腿骨側磁石と、
前記脛骨に固定され、前記大腿骨側磁石よりも長さが短く、平板状又は前記大腿骨側磁石の円弧と同心円をなす円弧状に湾曲した板状の脛骨側磁石と、
前記大腿骨及び前記脛骨のいずれか一方に固定され、前記脛骨側磁石に対して前記大腿骨側磁石が相対移動する範囲全域で前記大腿骨側磁石の皮膚側の面全体及び前記脛骨側磁石の皮膚側の面全体を覆うように形成され、前記脛骨側磁石に対する前記大腿骨側磁石の動きを阻害することなく両磁石の磁気が外部へ漏れるのを防止する磁気シールド部材と、
を備え、
前記大腿骨側磁石と前記脛骨側磁石は、前記膝関節の曲げ伸ばし動作に合わせて前記脛骨側磁石と前記大腿骨側磁石とが相対移動する間、常に対向して反発し合い、反発力が鉛直方向に働くように配置されるものである。

この創内関節腔拡大器は、創内で膝関節の大腿骨と脛骨との間隙を磁石の反発力により維持する。ここで、大腿骨側磁石及び脛骨側磁石をともに板状としたため、円柱状や直方体の一面を円弧状に切り出した形状とする場合に比べて、両磁石を薄くすることができ、創内関節腔拡大器の構造をコンパクトにすることができる。また、大腿骨側磁石及び脛骨側磁石の皮膚側の面全体を磁気シールド部材で覆っているため、両磁石の磁気が外部へ漏れるのを防止することができる。更に、大腿骨側磁石と脛骨側磁石との間の反発力は鉛直方向つまり体重を支える方向に働くため、膝関節に体重がかかったとしても膝関節の間隙を確実に維持することができる。

本発明の創内関節腔拡大器において、前記脛骨側磁石は、前記大腿骨側磁石の円弧と同心円をなす円弧状に湾曲した板状の磁石としてもよい。こうすれば、大腿骨側磁石及び脛骨側磁石の両方の円弧が同心円をなすため、移動により磁石の反発力が大きく変化することがなく、円滑に稼働することができる。

本発明の創内関節腔拡大器において、前記磁気シールド部材は、前記大腿骨側磁石と前記脛骨側磁石とが所定の距離を超えて離れないように規制してもよい。こうすれば、大腿骨側磁石と脛骨側磁石との相対位置が大きく変わるのを防止することができる。そのため、膝関節を繰り返し動かしたとしても、大腿骨と脛骨との間隙を磁石の反発力により維持することができる。

本発明の創内関節腔拡大器において、前記大腿骨側磁石は、前記大腿骨に固定された平板状の大腿骨側取付片に一体化され、前記脛骨側磁石は、前記脛骨に固定された平板状の脛骨側取付片に一体化されていてもよい。こうすれば、両取付片も薄くすることができるため、創内関節腔拡大器の構造をコンパクトにすることができる。

創内関節腔拡大器１０を装着した膝関節を伸ばした状態の左側面図。図１のＡ−Ａ断面図。創内関節腔拡大器１０の斜視図。創内関節腔拡大器１０を装着した膝関節を曲げた状態の左側面図。創内関節腔拡大器１１０を装着した膝関節を伸ばした状態の左側面図。創内関節腔拡大器１１０を装着した膝関節を曲げた状態の左側面図。創内関節腔拡大器２１０を装着した膝関節の左側面図。創内関節腔拡大器３１０の斜視図。

本発明の好適な一実施形態を図面を用いて以下に説明する。図１は創内関節腔拡大器１０を装着した膝関節の左側面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は創内関節腔拡大器１０の斜視図である。

創内関節腔拡大器１０は、大腿骨５２と脛骨５４からなる膝関節の左右両側に適用される。この創内関節腔拡大器１０は、大腿骨側磁石１２と、脛骨側磁石１８と、磁気シールド部材２４とを備えている。また、創内関節腔拡大器１０は、図２に示すように、関節包（２点鎖線参照）に完全に包まれている。

大腿骨側磁石１２は、脛骨側に凸になるように円弧状に湾曲した板状の永久磁石であり、凸面（下面）がＳ極、凹面（上面）がＮ極になっている。この大腿骨側磁石１２の凸面や凹面は、左右の側面に比べて面積が広くなっている。また、大腿骨側磁石１２は、薄板状の大腿骨側取付片１４を備えている。大腿骨５２の左右両側に配置された大腿骨側取付片１４は、大腿骨５２を水平方向に貫通する２本の針金状のピン１６によって大腿骨５２に固定されている。２本のピン１６は、大腿骨５２の軟骨５２ａを貫通しない位置で大腿骨５２を貫通している。このように、大腿骨側磁石１２は大腿骨側取付片１４を介して大腿骨５２に固定されている。

脛骨側磁石１８は、大腿骨側磁石１２よりも長さが短く、大腿骨側磁石１２の円弧と同心円をなす円弧状に湾曲した板状の永久磁石であり、凸面（下面）がＮ極、凹面（上面）がＳ極になっている。この脛骨側磁石１８の凸面や凹面は、左右の側面に比べて面積が広くなっている。また、脛骨側磁石１８は、薄板状の脛骨側取付片２０を備えている。脛骨５４の左右両側に配置された脛骨側取付片２０は、脛骨５４を水平方向に貫通する２本の針金状のピン２２によって脛骨５４に固定されている。２本のピン２２は、脛骨５４の軟骨５４ａを貫通しない位置で脛骨５４を貫通している。このように、脛骨側磁石１８は脛骨側取付片２０を介して脛骨５４に固定されている。

大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８は、膝関節の曲げ伸ばし動作に合わせて大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８とが相対移動する間、常に対向し且つ互いに反発し合うように配置されている。大腿骨側磁石１２の凸面と脛骨側磁石１８の凹面とは同極であるため、磁石の反発力が働き、両者は離間した状態を維持する。なお、脛骨側磁石１８の凹面の幅は、大腿骨側磁石１２の凹面の幅よりも広いことが望ましい。

大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８は、膝関節に係る負荷を体重等から算出し、当該負荷がかかった場合でも両磁石１２，１８の間隔が維持される程度の反発力が得られるものを選択すればよい。両磁石１２，１８で得られる反発力は、間隙が狭くなればなるほど強くなるため、所望する最小間隙と想定負荷から算出することができる。

なお、大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８との位置関係は、図２に示すように、大腿骨側磁石１２の凸面が脛骨側磁石１８の凹面の直上領域に収まるように決められている。図２で右側の大腿骨側磁石１２は、大腿骨側取付片１４と大腿骨５２との間にスペーサがなくてもこの位置関係を満足している。しかし、左側の大腿骨側磁石１２は、大腿骨側取付片１４と大腿骨５２との間にスペーサ２６を配置することで、この位置関係を満足させている。ここでは、スペーサ２６を１枚使用したが、関節の形状によって、使用する枚数やスペーサ２６の厚みを適宜決定すればよい。また、必要に応じて、脛骨側取付片２０と脛骨５４との間にもスペーサを配置してもよい。

磁気シールド部材２４は、脛骨側磁石１８に対して大腿骨側磁石１２が相対移動する範囲の全域で、大腿骨側磁石１２の皮膚側の面全体と脛骨側磁石１８の皮膚側の面全体を覆うように形成されている。こうした範囲は、脛骨５４に対して大腿骨５２が相対移動する稼働範囲に応じて決まる。磁気シールド部材２４は、上辺及び下辺が両磁石１２，１８の円弧と同心円となるように形成された面部材２４ａと、その面部材２４ａの上辺から大腿骨５２に向かうように曲げられた上側屈曲部２４ｂと、面部材２４ａの下辺から脛骨５４に向かうように曲げられた下側屈曲部２４ｃと、下側屈曲部２４ｃから下方に延びる取付部２４ｄとを備えている。磁気シールド部材２４の取付部２４ｄは、脛骨側取付片２０にネジで固定されている。したがって、磁気シールド部材２４は、脛骨５４と一体化され、大腿骨５２とは独立している。こうした磁気シールド部材２４は、磁気を遮蔽すると共に人体への影響が少ない材料で作製されている。このような材料としては、特に限定するものではないが、強磁性体、常磁性体、反磁性体が利用できる。強磁性体としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の合金が挙げられる。これらを利用する場合は、磁気シールド部材２４のうち磁石に向かい合う内面に、磁石が接着しないようにめっきや樹脂等を被覆しておくことが望ましい。常磁性体としては、例えばチタン、アルミニウム、白金、ステンレスなどが挙げられる。反磁性体としては、金、銀、銅、炭素繊維などが挙げられる。

次に、培養軟骨移植術後の創内関節腔拡大器１０の使用例について説明する。図１は膝関節を伸ばした状態の左側面図であり、図４は膝関節を曲げた状態の左側面図である。本実施形態では、創内関節腔拡大器１０は、膝関節を切開した創内に埋め込まれている。大腿骨５２の軟骨５２ａ及び脛骨５４の軟骨５４ａの少なくとも一方に欠損が生じた場合、その欠損部分に培養軟骨を移植し、その後、培養軟骨が欠損部分に定着するまで大腿骨５２と脛骨５４とが接触しないように創内関節腔拡大器１０を取り付ける。創内関節腔拡大器１０の取り付けにあたっては、大腿骨側磁石１２及び脛骨側磁石１８の各々の円弧の中心が脛骨５４と大腿骨５２の稼働円の略中心（点Ｃ）に位置するように固定する。創内関節腔拡大器１０は、大腿骨５２と脛骨５４との間隙を維持するために用いられるものであり、培養軟骨移植部位が治癒した時点で取り外される。

創内関節腔拡大器１０を装着した膝関節を伸ばした状態から曲げていくと、大腿骨５２は点Ｃを中心として図１中時計回りに回転し、図４のように最も曲げた状態に至る。説明の便宜上、膝関節の曲げ動作中、脛骨５４は停止しているものとすると、この間、脛骨側磁石１８は位置が変わらず、脛骨側磁石１８と一体化されている磁気シールド部材２４も位置が変わらない。一方、大腿骨側磁石１２は、大腿骨５２に固定されているため、大腿骨５２が回転するのに伴って回転する。大腿骨側磁石１２の凸面、脛骨側磁石１８の凹面及び磁気シールド部材２４の面部材２４ａの上下両辺は、いずれも点Ｃ（図１及び図４参照）を中心とする円弧となるように取り付けられている。そのため、大腿骨５２が点Ｃを中心として回転すると、大腿骨側磁石１２の凸面は脛骨側磁石１８の凹面や磁気シールド部材２４と干渉することなく、磁石の反発力により脛骨側磁石１８の凹面から離れたまま移動する。脛骨側磁石１８に対して大腿骨側磁石１２が相対移動する間、大腿骨側磁石１２の凸面と脛骨側磁石１８の凹面とは常に対向し合っている。そのときの大腿骨側磁石１２の凸面と脛骨側磁石１８の凹面とが対向する面積は膝関節の曲げ伸ばし動作中ほぼ一定である。そのため、磁石の反発力は膝関節の曲げ伸ばし動作中ほぼ一定である。また、その反発力の方向はほぼ鉛直方向となる。患者の体重は鉛直下向きつまり大腿骨５２と脛骨５４とが近づく方向に働くが、創内関節腔拡大器１０の両磁石１２，１８の間にはそれを打ち消す方向の反発力が働くため、大腿骨５２と脛骨５４とは離間した状態が維持される。また、磁気シールド部材２４の上側及び下側屈曲部２４ｂ，２４ｃは、大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８との距離が所定の距離を超えて離れないように規制する。ここで、所定の距離は、上側屈曲部２４ｂと下側屈曲部２４ｂとの間の距離から大腿骨側磁石１２の厚さと脛骨側磁石１８の厚さを差し引いた値となる。

以上詳述した本実施形態の創内関節腔拡大器１０は、創内で膝関節の大腿骨５２と脛骨５４との間隙を両磁石１２，１８の反発力により維持する。ここで、両磁石１２，１８の両方を板状としたため、円柱状や直方体の一面を円弧状に切り出した形状とする場合に比べて、両磁石１２，１８を薄くすることができ、創内関節腔拡大器１０の構造をコンパクトにすることができる。また、両磁石１２，１８の皮膚側の面全体を磁気シールド部材２４で覆っているため、両磁石１２，１８の磁気が外部へ漏れるのを防止することができる。

また、磁気シールド部材２４の上側及び下側屈曲部２４ｂ，２４ｃは大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８との距離が所定の距離を超えて離れないように規制している。これにより、大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８との相対位置が大きく変わるのを防止している。そのため、膝関節を繰り返し動かしたとしても、大腿骨５２と脛骨５４との間隙を磁石の反発力により維持することができる。

更に、大腿骨側磁石１２は、大腿骨５２に固定された平板状の大腿骨側取付片１４に一体化され、脛骨側磁石１８は、脛骨５４に固定された平板状の脛骨側取付片２０に一体化されている。そのため、両取付片１４，２０も薄くすることができ、創内関節腔拡大器１０の構造を一層コンパクトにすることができる。

更にまた、磁気シールド部材２４は、大腿骨５２ではなく脛骨５４に固定されている。そのため、脛骨５４に対して大腿骨５２が動くときに磁気シールド部材２４が動くことがなく、関節周辺の組織への負担が少なくて済む。

そしてまた、両磁石１２，１８の間にはほぼ鉛直方向の反発力が働くが、鉛直方向は体重がかかる方向であり、関節の間隙が縮まりやすいため、本発明を適用する意義が高い。

そして更に、脛骨側磁石１８の凹面の幅を大腿骨側磁石１２の凸面の幅よりも広くしたため、脛骨側磁石１８に対して大腿骨側磁石１２が相対的に移動した際に大腿骨側磁石１２の凸面が幅方向に多少ずれたとしても、互いに向かい合った状態が維持され、磁石の反発力は消失しない。

そして更にまた、創内関節腔拡大器１０は、体内（創内）に埋め込まれているため、関節部位（移植部位）を水槽や風呂などに浸けることができ、創外固定器に比べて衛生的に優位である。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

上述した実施形態では、磁気シールド部材２４を脛骨側取付片２０に固定したが、図５に示す創内関節腔拡大器１１０のように、磁気シールド部材１２４の取付部１２４ｄを大腿骨側取付片１４に固定してもよい。この場合、膝関節の曲げ伸ばしを行うと、磁気シールド部材１２４は大腿骨５２の稼働に合わせて移動する。具体的には、創内関節腔拡大器１１０を装着した膝関節を伸ばした状態から曲げていくと、大腿骨５２は図５中時計回りに回転し、図６のように最も曲げた状態に至る。そのため、磁気シールド部材１２４の長さは、大腿骨側磁石１２より若干長い程度（磁気シールド部材２４と比べて半分程度の長さ）で足りる。なお、図示しないが、磁気シールド部材１２４も、磁気シールド部材２４と同様の上側及び下側屈曲部を有しており、両屈曲部によって大腿骨側磁石１２と脛骨側磁石１８との距離が所定の距離を超えて離れないように規制している。この創内関節腔拡大器１１０では、磁気シールド部材１２４が大腿骨５２の稼働に合わせて移動するが、長さが短いため、磁気シールド部材１２４が移動することによる関節周辺の組織への負担はそれほど大きくはない。創内関節腔拡大器１１０によっても、上述した実施形態とほぼ同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、脛骨側磁石１８を円弧状に湾曲した板状の磁石としたが、図７に示す創内関節腔拡大器２１０のように、脛骨側磁石２１８を平板状の磁石としてもよい。この場合、膝関節の曲げ伸ばし動作を行ったとしても円弧状の大腿骨側磁石１２が平板状の脛骨側磁石２１８に接触しないように設計する。このようにしても、上述した実施形態とほぼ同様の効果が得られる。

上述した実施形態では、大腿骨側磁石１２の上面及び下面を左右の側面よりも面積が広くなるようにし、脛骨側磁石１８も同様の形状にしたが、図８に示す創内関節腔拡大器３１０のように、大腿骨側磁石３１２の上面及び下面を左右の側面よりも面積が狭くなるようにし、脛骨側磁石３１８も同様の形状にしてもよい。この場合も、大腿骨側磁石３１２の凸面と脛骨側磁石３１８の凹面を同極になるようにすれば、上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、図８には磁気シールド部材の図示を省略した。

上述した実施形態では、大腿骨側磁石１２の凸面と脛骨側磁石１８の凹面を共にＳ極となるようにしたが、共にＮ極となるようにしてもよい。

本出願は、２０１４年３月６日に出願された日本国特許出願第２０１４−４３６５５号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。

本発明は、膝関節の治療及びリハビリテーションに利用される医療器具として利用可能である。

１０創内関節腔拡大器、１２大腿骨側磁石、１４大腿骨側取付片、１６ピン、１８脛骨側磁石、２０脛骨側取付片、２２ピン、２４磁気シールド部材、２４ａ面部材、２４ｂ上側屈曲部、２４ｃ下側屈曲部、２４ｄ取付部、２６スペーサ、５２大腿骨、５２ａ軟骨、５４脛骨、５４ａ軟骨、１１０創内関節腔拡大器、１２４磁気シールド部材、１２４ｄ取付部、２１０創内関節腔拡大器、２１８脛骨側磁石、３１０創内関節腔拡大器、３１２大腿骨側磁石、３１８脛骨側磁石。

Claims

膝関節の大腿骨と脛骨との間隙を維持するために用いられ、前記膝関節を切開した創内に配置される創内関節腔拡大器であって、
前記大腿骨に固定され、前記脛骨側が凸になるように円弧状に湾曲した板状の大腿骨側磁石と、
前記脛骨に固定され、前記大腿骨側磁石よりも長さが短く、平板状又は前記大腿骨側磁石の円弧と同心円をなす円弧状に湾曲した板状の脛骨側磁石と、
前記大腿骨及び前記脛骨のいずれか一方に固定され、前記脛骨側磁石に対して前記大腿骨側磁石が相対移動する範囲全域で前記大腿骨側磁石の皮膚側の面全体及び前記脛骨側磁石の皮膚側の面全体を覆うように形成され、前記脛骨側磁石に対する前記大腿骨側磁石の動きを阻害することなく両磁石の磁気が外部へ漏れるのを防止する磁気シールド部材と、
を備え、
前記大腿骨側磁石と前記脛骨側磁石は、前記膝関節の曲げ伸ばし動作に合わせて前記脛骨側磁石と前記大腿骨側磁石とが相対移動する間、常に対向して反発し合い、反発力が鉛直方向に働くように配置される、
創内関節腔拡大器。
前記脛骨側磁石は、前記大腿骨側磁石の円弧と同心円をなす円弧状に湾曲した板状の磁石である、
請求項１に記載の創内関節腔拡大器。
前記磁気シールド部材は、前記大腿骨側磁石と前記脛骨側磁石とが所定の距離を超えて離れないように規制する、
請求項１又は２に記載の創内関節腔拡大器。
前記大腿骨側磁石は、前記大腿骨に固定された平板状の大腿骨側取付片に一体化され、
前記脛骨側磁石は、前記脛骨に固定された平板状の脛骨側取付片に一体化されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の創内関節腔拡大器。