(57)【要約】【課題】操作性に優れ、正確な穴加工を容易に行うことが可能な医療用ドリル装置を提供する。【解決手段】本発明に係る医療用ドリル装置１００は、Ｘ線透過性材料によって構成されてケーシング１１０に回転自在に保持される駆動軸１２０と、Ｘ線透過性材料によって構成されて駆動軸１２０の一端においてドリル刃１４０を同軸的に把持するチャック１３０と、Ｘ線非透過性材料によって構成されて駆動軸１２０の軸方向に沿って所定の間隔で配置される第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２と、外部の汎用駆動装置にケーシング１１０を一体的且つ着脱可能に接続する接続部１１８と、駆動軸１２０と平行且つ所定の間隔で配置されて汎用駆動装置の出力軸に同軸的に接続される接続軸１５０と、接続軸１５０の回転動力を伝達して駆動軸１２０を接続軸１５０と同一方向に回転させる動力伝達機構１６０と、を備える。【選択図】図２
2010207501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部がＸ線透過性材料によって構成されるケーシングと、
Ｘ線透過性材料によって構成されて前記ケーシングに回転自在に保持される駆動軸と、
Ｘ線透過性材料によって構成されて前記駆動軸の一端においてドリル刃を同軸的に把持するチャックと、
Ｘ線非透過性材料によって構成されて前記駆動軸の軸方向に沿って所定の間隔で配置される第１照準ガイドおよび第２照準ガイドと、
外部の汎用駆動装置に前記ケーシングを一体的且つ着脱可能に接続する接続部と、
前記駆動軸と平行且つ所定の間隔で配置されて前記汎用駆動装置の出力軸に同軸的に接続される接続軸と、
前記接続軸の回転動力を伝達して前記駆動軸を前記接続軸と同一方向に回転させる動力伝達機構と、を備えることを特徴とする、
医療用ドリル装置。
【請求項２】
前記接続部は、自身の前記汎用駆動装置への接続方向が前記接続軸の前記出力軸への接続方向と同一であり、自身の前記汎用駆動装置への接続と共に前記接続軸が前記出力軸に接続するように構成されることを特徴とする、
請求項１に記載の医療用ドリル装置。
【請求項３】
前記第１照準ガイドおよび前記第２照準ガイドは、互いに異なる形状であると共に自身の中心が前記駆動軸の軸心と一致するように配置されることを特徴とする、
請求項１または２に記載の医療用ドリル装置。
【請求項４】
前記第１照準ガイドおよび前記第２照準ガイドは、互いに異なる大きさのリング状または円筒状であり、前記駆動軸に固定されることを特徴とする、
請求項３に記載の医療用ドリル装置。
【請求項５】
前記駆動軸および前記接続軸の間隔は、前記汎用駆動装置に接続された状態で前記駆動軸の軸心方向から見た場合に、前記第１照準ガイドおよび前記第２照準ガイドが前記汎用駆動装置と重ならない位置に配置される距離に設定されることを特徴とする、
請求項３または４に記載の医療用ドリル装置。
【請求項６】
前記接続部は、複数種類の前記汎用駆動装置に対応させて交換可能となるように、前記ケーシングに対して着脱可能に構成されることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の医療用ドリル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線照射による映像を利用して操作を行う医療用ドリル装置に関するものであり、特に正確な穴空け作業を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
外科手術等においては、人体内部の直接視認不可能な部位に穴加工をしなければならない場合がある。この穴加工の対象としては、骨や体内に移植された移植片等が代表的である。従来、この穴加工を行う場合には、加工部位を直接視認することが不可能であるため、Ｘ線照射による映像を利用してドリル刃の位置決めが行われている。従って、このような穴加工を行う医療用ドリル装置は、ケーシングや軸等がＸ線透過性材料から構成されており、Ｘ線照射による映像には主にドリル刃のみが映るようになっている。
【０００３】
このような医療用ドリル装置において、ドリル刃が保持される軸の２つの軸受をそれぞれＸ線非透過性材料から構成すると共に、同一外径および同一内径とすることにより、照準ガイドとして使用可能とした医療用ドリル装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このドリル装置では、穴加工方向（貫通方向）にＸ線を照射して映る２つの照準ガイドの映像を重ねて一致させることにより、ドリル刃の方向を穴加工方向に一致させるようにしている。
【０００４】
また、上部に別体の照準器を設けたドリル装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。このドリル装置では、照準器の先端側の照準ガイドと後端側の照準ガイドを異なる形状（例えば、十字形状とＸ字形状）とし、２つの照準ガイドの映像を重ねて中心を一致させることにより、ドリル刃の方向を穴加工方向に一致させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９４７３号公報
【特許文献２】スイス国特許発明第６６４７２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の医療用ドリル装置では、２つの照準ガイドが互いに同一形状であるため、Ｘ線照射による映像を見た場合に、いずれの映像がドリル装置の先端側（または後端側）の照準ガイドの映像であるかを識別することが不可能となっている。このため、照準ガイドの映像がずれていた場合に、ドリル装置をいずれの方向に傾ければずれを修正できるかを即座に判断することができないという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載の医療用ドリル装置では、別体の駆動装置をドリル刃の方向と直交する方向に接続するように構成されていることから、ドリル装置および駆動装置を保持し難く、穴加工中にドリル刃の方向を修正する操作が非常に難しいという問題があった。
【０００８】
一方、上記特許文献２に記載の医療用ドリル装置では、２つの照準ガイドが互いに異なる形状であることから、いずれの映像がドリル装置の先端側（または後端側）の照準ガイドの映像であるかを識別することが可能となっている。しかしながら、２つ照準ガイドがドリル刃から離れた位置にあるため、Ｘ線照射による映像においてドリル刃の映像と照準ガイドの映像が離れた位置に映し出されるという問題があった。このため、ドリル刃の位置を確認する場合にドリル刃の映像を参照し、ドリル刃の方向（傾斜）を修正する場合には、そこから視点を大きく移動させて照準ガイドの映像を参照しなければならず、位置決めと方向修正を同時に行うことが困難であった。また、加工中に視点を頻繁に移動させる必要があるため、操作に多大な労力を要するものとなっていた。
【０００９】
このため、上記特許文献１または２に記載の医療用ドリル装置は、迅速且つ正確な作業が必要とされる医療の分野においては、使用し難いものとなっていた。また、照準ガイドを備えてはいるものの、これを有効に活用することができないため、正確な穴加工を実現するのは困難であった。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、操作性に優れ、正確な穴加工を容易に行うことが可能な医療用ドリル装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は、少なくとも一部がＸ線透過性材料によって構成されるケーシングと、Ｘ線透過性材料によって構成されて前記ケーシングに回転自在に保持される駆動軸と、Ｘ線透過性材料によって構成されて前記駆動軸の一端においてドリル刃を同軸的に把持するチャックと、Ｘ線非透過性材料によって構成されて前記駆動軸の軸方向に沿って所定の間隔で配置される第１照準ガイドおよび第２照準ガイドと、外部の汎用駆動装置に前記ケーシングを一体的且つ着脱可能に接続する接続部と、前記駆動軸と平行且つ所定の間隔で配置されて前記汎用駆動装置の出力軸に同軸的に接続される接続軸と、前記接続軸の回転動力を伝達して前記駆動軸を前記接続軸と同一方向に回転させる動力伝達機構と、を備えることを特徴とする、医療用ドリル装置である。
【００１２】
（２）本発明はまた、前記接続部は、自身の前記汎用駆動装置への接続方向が前記接続軸の前記出力軸への接続方向と同一であり、自身の前記汎用駆動装置への接続と共に前記接続軸が前記出力軸に接続するように構成されることを特徴とする、上記（１）に記載の医療用ドリル装置である。
【００１３】
（３）本発明はまた、前記第１照準ガイドおよび前記第２照準ガイドは、互いに異なる形状であると共に自身の中心が前記駆動軸の軸心と一致するように配置されることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の医療用ドリル装置である。
【００１４】
（４）本発明はまた、前記第１照準ガイドおよび前記第２照準ガイドは、互いに異なる大きさのリング状または円筒状であり、前記駆動軸に固定されることを特徴とする、上記（３）に記載の医療用ドリル装置である。
【００１５】
（５）本発明はまた、前記駆動軸および前記接続軸の間隔は、前記汎用駆動装置に接続された状態で前記駆動軸の軸心方向から見た場合に、前記第１照準ガイドおよび前記第２照準ガイドが前記汎用駆動装置と重ならない位置に配置される距離に設定されることを特徴とする、上記（３）または（４）に記載の医療用ドリル装置である。
【００１６】
（６）本発明はまた、前記接続部は、複数種類の前記汎用駆動装置に対応させて交換可能となるように、前記ケーシングに対して着脱可能に構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の医療用ドリル装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、医療用ドリル装置の操作性を向上させ、正確な穴加工を容易に行うことができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る医療用ドリル装置の正面図である。（ｂ）医療用ドリル装置の側面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）図２のＢ−Ｂ線断面図である。（ｂ）図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】医療用ドリル装置を外部の汎用駆動装置に接続した状態を示した図である。
【図５】医療用ドリル装置の使用例を示した図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）表示装置に表示されるＸ線照射による映像の例を示した図である。
【図７】接続部を着脱可能に構成した医療用ドリル装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２０】
まず、図１〜４を用いて、本発明の実施の形態に係る医療用ドリル装置（以下、ドリル装置という）１００の構成について説明する。図１（ａ）は、ドリル装置１００の正面図であり、同図（ｂ）は、ドリル装置１００の側面図である。また、図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図３（ａ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図であり、図３（ｂ）は、図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２１】
これらの図に示されるように、ドリル装置１００は、ケーシング１１０と、ケーシング１１０内に回転自在に保持される駆動軸１２０と、駆動軸１２０の一端に設けられたチャック１３０と、チャック１３０に把持されるドリル刃１４０と、ケーシング１１０内に回転自在に保持される接続軸１５０と、ケーシング１１０内に保持される動力伝達機構１６０を備えている。
【００２２】
ケーシング１１０は、Ｘ線透過性材料（例えば、ＣＦＲＰやポリアミドイミド系樹脂等）から構成された中空構造の筺体であり、正面部１１２と背面部１１４からなる二つ割り構造となっている。正面部１１２および背面部１１４は、外周面に突設された複数の固定部１１６においてネジ１１６ａによって結合される。具体的には、正面部１１２と背面部１１４の間に配置されたナット１１６ｂに、正面部１１２側および背面部１１４側からそれぞれネジ１１６ａを螺合させ、２つのネジ１１６ａによって両側から締め付けることで、正面部１１２および背面部１１４は結合されるようになっている。
【００２３】
本実施形態では、図１（ａ）および（ｂ）に示されるように、上部左右２箇所、中間部左右２箇所、および底部１箇所の合計５箇所に固定部１１６を設けている。本実施形態では、このようにケーシング１１０の外側に固定部１１６を設けることで、ケーシング１１０を軽量且つコンパクトに構成し、ドリル装置１００の操作性を向上させるようにしている。また、ネジ１１６ａおよびナット１１６ｂはＸ線非透過性材料から構成されているため、これらを駆動軸１２０からできるだけ離すことにより、Ｘ線照射による映像の視認性を高めるようにしている。
【００２４】
また、本実施形態では、ケーシング１１０の分割面を駆動軸１２０の軸心に対して垂直となる面に設定し、ネジ１１６ａの軸心が駆動軸１２０の軸心と平行となるようにしている。このようにすることで、Ｘ線照射による映像に映し出されるネジ１１６ａの映像を最小限とし、映像の視認性を高めるようにしている。
【００２５】
ケーシング１１０の背面部１１４の下部には、後述する外部の汎用駆動装置２００（図４参照）に接続するための接続部１１８が突設されている。この接続部１１８は、接続軸１５０の一部を内部に収容する筒状に構成されている。また、図示は省略しているが、接続部１１８は汎用駆動装置２００の規格に合せた係合構造を備えており、汎用駆動装置２００の筺体に一体的且つ着脱可能に固定されるように構成されている。
【００２６】
駆動軸１２０は、図２に示されるように、一端側から順に、大径部１２０ａ、大径部１２０ａより小径の中間部１２０ｂ、および中間部１２０ｂより小径の小径部１２０ｃの３つの部分から構成された段付軸である。駆動軸１２０は、正面部１１２側の軸受１２２によって大径部１２０ａを支持されると共に、背面部１１４側の軸受１２４によって小径部１２０ｃを支持されることで、ケーシング１１０内の上部に回転自在に保持されている。また、駆動軸１２０は、ケーシング１１０と同様にＸ線透過性材料から構成されている。軸受１２２、１２４は、Ｘ線透過性材料から構成された滑り軸受である。
【００２７】
駆動軸１２０の大径部１２０ａの先端部は、正面部１１２から外部に露出しており、この露出部分にチャック１３０が設けられている。このチャック１３０は、ドリル刃１４０を公知の方法で駆動軸１２０と同軸的に把持するものである。チャック１３０は、駆動軸１２０と同様にＸ線透過性材料から構成されている。また、チャック１３０は、ケーシング１１０の外部に配置されており、ドリル刃１４０の着脱を容易に行うことができるように構成されている。
【００２８】
ドリル刃１４０は、例えば金属等のＸ線非透過性材料から構成されている。従って、Ｘ線照射による映像には、ドリル刃１４０の映像が映し出されるようになっている。ドリル刃１４０の形状は、特に限定されるものではなく、穴加工を施す部位や加工する穴のサイズ等に応じた種々の形状のドリル刃１４０を使用することができる。
【００２９】
本実施形態では、駆動軸１２０のドリル刃１４０が把持される側を大径の大径部１２０ａとすることで、軸受１２２を大型化し、軸受１２２の支持剛性、耐荷重および耐久性を高めるようにしている。また、チャック１３０の機構の一部を大径部１２０ａ内に収納することにより、ドリル装置１００をコンパクトに構成することを可能としている。
【００３０】
接続軸１５０は、正面部１１２側の軸受１５２によって一端部を支持されると共に、背面部１１４側の軸受１５４によって中間部を支持され、駆動軸１２０から所定の間隔だけ離れたケーシング１１０内の下部に、回転自在に保持されている。接続軸１５０の軸受１５４から先の部分には、断面が六角形状に形成された嵌合部１５１が設けられている。この嵌合部１５１は、大部分が接続部１１８内部に収容されると共に、先端部が接続部１１８の開口１１８ａを通して外部に突出している。接続軸１５０は、嵌合部１５１が嵌合することで、後述する汎用駆動装置２００の出力軸２１０に同軸的に接続される（図４参照）。従って、接続軸１５０は、強度を高めるために、金属等のＸ線非透過性材料から構成されている。軸受１５２、１５４は、Ｘ線透過性材料から構成された滑り軸受である。
【００３１】
なお、本実施形態では、接続部１１８の基端部（軸受１５４の外側）にさらに転がり軸受１５６を配置し、接続軸１５０の支持剛性を高めるようにしている。これにより、加工中にドリル装置１００が荷重（加工反力等）を受けた場合にも、接続部１１８と接続軸１５０（嵌合部１５１）の位置関係を適正に保ち、接続軸１５０に過大な応力が加わらないようにしている。
【００３２】
動力伝達機構１６０は、図２に示されるように、接続軸１５０に固定された第１ギヤ１６１と、接続軸１５０と駆動軸１２０の間に配設された中間軸１６２と、中間軸１６２に固定された第２ギヤ１６３と、駆動軸１２０に固定された駆動ギヤ１６４から構成されている。本実施形態では、これらの第１ギヤ１６１、中間軸１６２、第２ギヤ１６３、および駆動ギヤ１６４を、全てＸ線透過性材料から構成し、Ｘ線照射による映像の視認性を高めるようにしている。
【００３３】
第１ギヤ１６１は、歯車部１６１ａおよびハブ部１６１ｂから構成されている。第１ギヤ１６１は、接続軸１５０の外周に嵌合し、ハブ部１６１ｂに設けた取付ネジ（図示省略）によって接続軸１５０に固定されている。なお、第１ギヤ１６１を接続軸１５０と一体的に構成するようにしてもよい。
【００３４】
中間軸１６２は、正面部１１２側の軸受１６５および背面部１１４側の軸受１６６に両端部を支持され、駆動軸１２０と接続軸１５０の間のケーシング１１０内に回転自在に保持されている。軸受１６５、１６６は、Ｘ線透過性材料から構成された滑り軸受である。第２ギヤ１６３は、歯車部１６３ａおよびハブ部１６３ｂから構成されている。第２ギヤ１６３は、中間軸１６２の外周に嵌合し、ハブ部１６３ｂに設けた取付ネジ（図示省略）によって中間軸１６２に固定されている。なお、第２ギヤ１６３を中間軸１６２と一体的に構成するようにしてもよい。
【００３５】
駆動ギヤ１６４は、歯車部１６４ａおよびハブ部１６４ｂから構成されている。駆動ギヤ１６４は、駆動軸１２０の小径部１２０ｃの外周に嵌合し、ハブ部１６４ｂに設けた取付ネジ（図示省略）によって駆動軸１２０に固定されている。なお、駆動ギヤ１６４を駆動軸１２０と一体的に構成するようにしてもよい。
【００３６】
接続軸１５０および中間軸１６２は、それぞれの軸心が駆動軸１２０の軸心と平行となるように配置されている。そして、第１ギヤ１６１と第２ギヤ１６３が噛み合わせられ、第２ギヤ１６３と駆動ギヤ１６４が噛み合わせられている。すなわち、動力伝達機構１６０は、接続軸１５０の回転動力を、第１ギヤ１６１、第２ギヤ１６３および駆動ギヤ１６４を介して駆動軸１２０に伝達するように構成されている。
【００３７】
本実施形態では、駆動軸１２０、接続軸１５０および中間軸１６２を平行に配置することで、ドリル装置１００全体をコンパクトに構成することを可能としている。特に、駆動軸１２０、接続軸１５０および中間軸１６２の両端部に軸受１２２、１２４、１５２、１５４、１６５、１６６を配置して各軸１２０、１５０、１６２の支持剛性およびドリル装置１００全体の強度を高めながらも、ドリル装置１００全体をコンパクトに構成することを可能としている。
【００３８】
また、駆動軸１２０と接続軸１５０を平行に配置することで、汎用駆動装置２００の出力軸２１０の軸心とドリル刃１４０の軸心が平行となるようにしている。このようにすることで、医療用ドリル装置１００を汎用駆動装置２００に接続して使用する場合に、汎用駆動装置２００が備える操作性や使用感を変化させることなく使用することが可能となっている。
【００３９】
さらに、本実施形態では、第１ギヤ１６１の歯数と駆動ギヤ１６４の歯数を同一とし、駆動軸１２０の回転数が接続軸１５０（汎用駆動装置２００の出力軸２１０）の回転数と同一になるようにしている。そして、第１ギヤ１６１と駆動ギヤ１６４の間に第２ギヤ１６３を設けることで、駆動軸１２０の回転方向が接続軸１５０の回転方向と同一になるようにしている。このようにすることで、医療用ドリル装置１００を汎用駆動装置２００に接続して使用する場合に、汎用駆動装置２００と略同一の操作性や使用感で使用することが可能となっている。
【００４０】
ドリル装置１００は、さらに、穴加工時にドリル刃１４０の方向を定めるための照準として使用される、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を備えている。
【００４１】
第１照準ガイド１７０は、図２および図３（ａ）に示されるように、リング状（円筒状）の部材であり、駆動軸１２０の中間部１２０外周に嵌合して固定されている。従って、第１照準ガイド１７０は、自身の軸心（中心）が駆動軸１２０およびドリル刃１４０の軸心と一致するように配置されている。
【００４２】
第２照準ガイド１７２は、図２および図３（ｂ）に示されるように、リング状（円筒状）の部材であり、駆動ギヤ１６４のハブ部１６４ｂの外周に嵌合して固定されている。すなわち、第２照準ガイド１７２は、ハブ部１６４ｂを介して駆動軸１２０に固定されている。従って、第２照準ガイド１７２は、自身の軸心（中心）が駆動軸１２０、ドリル刃１４０、および第１照準ガイド１７０の軸心と一致すると共に、第１照準ガイド１７０から駆動軸１２０の軸方向に所定の間隔だけ離れた位置に配置されている。
【００４３】
第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２は、ドリル刃１４０と同様にＸ線非透過性材料から構成されている。従って、Ｘ線照射による映像には、ドリル刃１４０の映像と共に第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２が映し出されるようになっており、本実施形態では、これらの映像を参照しながら穴加工時のドリル刃１４０の方向を定めるようにしている。
【００４４】
なお、本実施形態では、第２照準ガイド１７２を第２照準ガイド１７０よりも大きく構成することで、Ｘ線照射による映像において両者を明確に識別可能としている。具体的には、第２照準ガイド１７２の内径を第１照準ガイド１７０の外径よりも大きく構成すると共に、第２照準ガイド１７２の軸方向長さを第１照準ガイド１７０よりも長く構成している。また、第２照準ガイド１７２の内径をドリル刃１４０の外径よりも大きく構成することで、第２照準ガイド１７２の映像とドリル刃１４０の映像を明確に識別できるようにしている。
【００４５】
また、本実施形態では、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を駆動軸１２０に配設することで、ドリル装置１００全体をコンパクトに構成するようにしている。すなわち、ケーシング１１０や軸受１２２、１２４等に第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を収納するためのスペースを設ける必要がないため、ドリル装置１００全体をコンパクトに構成することが可能となっている。
【００４６】
また、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を駆動軸１２０に配設することで、ドリル刃１４０の軸心と、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の軸心を高精度に一致させることを可能としている。すなわち、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２をケーシング１１０や軸受１２２、１２４等に配設した場合、各部の製造誤差や組立誤差、使用による摩耗等の累積によって、駆動軸１２０の軸心に対して第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の軸心がずれてしまうことがあるが、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を駆動軸１２０に配設することにより、このような軸心のずれを略解消することができる。
【００４７】
さらに、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を駆動軸１２０に配設することで、ドリル刃１４０に対する第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の位置を、照準を行いやすい適切な位置に設定することができる。すなわち、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２をケーシング１１０や軸受１２２、１２４等に配設した場合、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を駆動軸１２０の軸心に近づけることが難しいため、Ｘ線照射による映像において、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像がドリル刃１４０の映像から離れた位置に映し出されるようになってしまうことがあるが、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を駆動軸１２０に配設することにより、これらの映像をドリル刃１４０の映像から遠すぎず、近すぎない適切な位置に映し出すことが可能となる。
【００４８】
このように、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像をドリル刃１４０の映像に対して適切な位置に映し出すことにより、映像を参照する際の視点の移動が少なくなるため、ドリル刃１４０の位置決めおよび方向の修正を迅速且つ正確に行うことができる。
【００４９】
図４は、ドリル装置１００を外部の汎用駆動装置２００に接続した状態を示した図である。
【００５０】
汎用駆動装置２００は、所定の規格に基づくアタッチメント接続用の開口部２００ａと、開口部２００ａ内に突出して回転動力をアタッチメントに出力する出力軸２１０を備えており、ドリル装置１００以外にも各種アタッチメントを接続可能に構成されている。また、汎用駆動装置２００は、出力軸を駆動する駆動部２２０およびグリップ部２３０を備えている。なお、汎用駆動装置２００は、特に用途が限定されるものではないため、主としてＸ線非透過性材料から構成されている。
【００５１】
駆動部２２０は、例えば電動モータやエアモータから構成されており、出力軸２１０を回転駆動する。出力軸２１０の先端には、六角形断面の嵌合穴２１２が形成されている。ドリル装置１００の接続軸１５０は、嵌合部１５１がこの嵌合穴２１２内に挿入されて嵌合することにより、汎用駆動装置２００の出力軸２１０と同軸的に接続される。
【００５２】
グリップ部２３０は、いわゆるガングリップタイプであり、基端部に駆動部２２０を操作するための操作スイッチ２３２が設けられている。なお、グリップ部２３０の形式は、ガングリップタイプに限定されるものではなく、その他の形式のものであってもよい。
【００５３】
ドリル装置１００は、同図に示されるように、汎用駆動装置２００の開口部２００ａ内に、接続部１１８が出力軸２１０の軸心方向に挿入されて係合することにより、汎用駆動装置２００に一体的に接続される。また、このときに、接続軸１５０の嵌合部１５１が出力軸２１０の嵌合穴２１２ａに嵌合し、出力軸２１０の回転動力が接続軸１５０に伝達可能となる。
【００５４】
汎用駆動装置２００に接続された状態では、ドリル装置１００の駆動軸１００は、自身の軸心が出力軸２１０の軸心と平行に配置される。これにより、ドリル刃１４０は、出力軸２１０の先端が突出する方向と同一の方向に、自身の先端が突出することとなる。また、汎用駆動装置２００に接続された状態では、ドリル装置１００のケーシング１１０は、駆動軸１２０を保持している部分がグリップ部２３０の反対側に突出した状態となる。すなわち、駆動軸１２０は、出力軸２１０の軸心からグリップ部２３０の反対側にオフセットして配置された状態となる。
【００５５】
このように、本実施形態では、ドリル装置１００を汎用駆動装置２００に一体的に接続すると共に、ドリル刃１４０を把持する駆動軸１２０を出力軸２１０と平行に配置することで、グリップ部２３０を握り、一般的な電動ドリル等と同様の操作性で操作することを可能としている。
【００５６】
また、駆動軸１２０と接続軸１５０の間隔を適切に設定することで、ドリル装置１００を汎用駆動装置２００に接続した場合に、駆動軸１２０、ならびに第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２が、汎用駆動装置２００本体の外側に位置するようにしている。このようにすることで、穴加工中にＸ線照射による映像を参照する際に、第１照準ガイド１７０、第２照準ガイド１７２およびドリル刃１４０の映像が汎用駆動装置２００に遮蔽されて、視認し難くなるのを防止している。
【００５７】
次に、図５および６を用いて、ドリル装置１００の使用方法について説明する。図５は、ドリル装置１００の使用例を示した図である。
【００５８】
同図では、人体Ｈにおける膝下の骨ＨＢに骨折ＨＢａが生じたため、骨ＨＢ内部に骨接ぎ材３００を挿入してこれをボルト等で骨ＨＢに固定する場合を示している。この場合、骨接ぎ材３００に予め設けられた貫通孔３０２と連通するように、骨ＨＢにボルト孔ＨＢｂを加工する必要がある。
【００５９】
ボルト孔ＨＢｂを加工する場合、まずＸ線照射装置４００により、骨接ぎ材３００の貫通孔３０２の貫通方向である軸線Ｌに沿ってＸ線Ｒを照射する。この軸線Ｌは、貫通孔３０２と連通するボルト孔ＨＢｂの加工方向となる。従って、ボルト孔ＨＢｂを貫通孔３０２と正確に連通させるには、ドリル刃１４０をこの軸線Ｌに沿って正確に進行させる必要がある。
【００６０】
Ｘ線照射装置４００の人体Ｈを挟んだ反対側にはＸ線受像装置４１０が設置されており、Ｘ線の到達度合いに応じた映像（Ｘ線照射による映像）が表示装置４２０に出力される。表示装置４２０には、Ｘ線の到達度合いに応じて、Ｘ線透過性の低い領域が影となって映し出される。ドリル装置１００の使用者は、この表示装置４２０の映像を参照しながらドリル装置１００および汎用駆動装置２００を操作して、ボルト孔ＨＢｂを加工する。
【００６１】
図６（ａ）および（ｂ）は、表示装置４２０に表示されるＸ線照射による映像の例を示した図である。汎用駆動装置２００に接続されたドリル装置１００をＸ線Ｒの照射領域内に配置すると、同図（ａ）または（ｂ）に示されるような映像が表示装置４２０に表示される。この映像には、骨ＨＢ、骨ＨＢ中に挿入された骨接ぎ材３００、ドリル刃１４０、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２等が映し出される。なお、同図（ａ）および（ｂ）においては、ネジ１１６ａおよび汎用駆動装置２００の映像は省略している。
【００６２】
ドリル刃１４０の軸心を軸線Ｌと一致させるようにドリル装置１００および汎用駆動装置２００を操作すると、表示装置４２０に表示される映像には、ドリル刃１４０、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の断面形状が映し出されることとなる。従って、同図（ａ）および（ｂ）に示されるように、ドリル刃１４０の映像は略円形状となり、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像はリング状となる。第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２は互いに異なる大きさに設定されているため、表示装置４２０に映し出される映像も異なる大きさとなり、両者の違いを容易に識別することができる。
【００６３】
同図（ａ）に示される映像では、ドリル刃１４０の映像が骨接ぎ材３００の貫通孔３０２内の中心に位置しており、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像は中心が一致した状態で同心円状に映し出されている。この映像は、加工方向である軸線Ｌと第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の軸心が一致している、すなわち、軸線Ｌとドリル刃１４０の軸心が一致していることを示している。従って、加工中は常に、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像が同心円状となるようにドリル装置１００および汎用駆動装置２００を操作すれば、ボルト孔ＨＢｂを正確に加工することができる。
【００６４】
同図（ｂ）に示される映像では、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像が互いに中心がずれた状態で映し出されている。また、ドリル刃１４０の映像は長円形状に映し出されている。この映像は、加工方向である軸線Ｌに対して、ドリル刃１４０の軸心（駆動軸１２０の軸心）が傾斜していることを示している。
【００６５】
本実施形態では、図２に示したように、第１照準ガイド１７０がドリル刃１４０側（ドリル刃１４０の先端側）に位置し、第２照準ガイド１７２が汎用駆動装置２００側（ドリル刃１４０の後端側）に位置している。従って、図６（ｂ）に示されるように、第２照準ガイド１７２の映像が第１照準ガイド１７０の映像に対して右上方にずれている映像の場合には、ドリル刃１４０の後端側が軸線Ｌに対して右上方に位置した状態でドリル刃１４０が傾斜していることを示していることとなる。
【００６６】
本実施形態では、ドリル刃１４０（駆動軸１２０）と出力軸２１０を平行にしているため、ドリル装置１００の使用者は、第２照準ガイド１７２の映像のずれ方向とは逆方向（同図（ｂ）の場合は、左下方）にグリップ部２３０を握っている手を移動させることで、ドリル刃１４０の傾斜を修正することができるようになっている。
【００６７】
このように、本実施形態では、Ｘ線照射による映像からずれ方向を容易に認識することができると共に、第２照準ガイド１７２の映像のずれを修正する方向にグリップ部２３０を握っている手を移動させることでドリル刃１４０の傾斜を修正可能としているため、ドリル装置１００の使用者は、ドリル刃１４０の傾斜を修正するためにグリップ部２３０を握っている手をいずれの方向に移動させればよいかを即座に判断することが可能となっている。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係るドリル装置１００は、少なくとも一部がＸ線透過性材料によって構成されるケーシング１１０と、Ｘ線透過性材料によって構成されてケーシング１１０に回転自在に保持される駆動軸１２０と、Ｘ線透過性材料によって構成されて駆動軸１２０の一端においてドリル刃１４０を同軸的に把持するチャック１３０と、Ｘ線非透過性材料によって構成されて駆動軸１２０の軸方向に沿って所定の間隔で配置される第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２と、外部の汎用駆動装置２００にケーシング１１０を一体的且つ着脱可能に接続する接続部１１８と、駆動軸１２０と平行且つ所定の間隔で配置されて汎用駆動装置２００の出力軸２１０に同軸的に接続される接続軸１５０と、接続軸１５０の回転動力を伝達して駆動軸１２０を接続軸１５０と同一方向に回転させる動力伝達機構１６０を備えている。
【００６９】
このため、Ｘ線照射による映像を利用した穴加工を良好な操作性で容易且つ正確に行うことができる。特に、ドリル刃１４０が加工方向から傾斜した場合に、どのような修正操作を行うべきかを即座に判断すると共に、修正操作を違和感なく迅速に行うことできる。
【００７０】
また、病院等が既に所有している汎用駆動装置２００に接続して使用することができるため、操作性に優れ、正確な穴加工を容易に行うことが可能な医療用ドリル装置を低コストで実現することができる。さらに、既存の汎用駆動装置２００と同様の操作性で使用することができるため、操作の習熟期間を短縮することができる。
【００７１】
また、接続部１１８は、自身の汎用駆動装置２００への接続方向が接続軸１５０の出力軸２１０への接続方向と同一であり、自身の汎用駆動装置２００への接続と共に接続軸１５０が出力軸２１０に接続するように構成されているため、迅速且つ正確な作業が要求される外科手術等においても、容易且つ迅速にドリル装置１００の着脱を行うことができる。従って、手術中、他の用途に使用していた汎用駆動装置２００に、ドリル装置１００を素早く接続して使用することが可能となる。
【００７２】
また、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２は、互いに異なる形状であると共に自身の中心が駆動軸１２０の軸心と一致するように配置されている。このように、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２を互いに異なる形状とすることで、Ｘ線照射により映し出された第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像から、ドリル刃１４０のずれ方向を即座に認識することが可能となる。また、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の中心を駆動軸１２０の軸心と一致させることで、ドリル刃１４０の映像の周囲に第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像を映し出し、ドリル刃１４０の位置決めおよび傾斜の修正を同時に行うことが容易となる。
【００７３】
なお、本発明における「互いに異なる形状」とは、Ｘ線照射による映像において各々を識別可能な形状であることを示している。従って、大きさの異なる相似形の場合や、形状が同一であるが向きが異なるため各々を識別可能な場合も含まれている。
【００７４】
また、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２は、互いに異なる大きさのリング状または円筒状であり、駆動軸１２０に固定されているため、ドリル装置１００をコンパクトに構成すると共に、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の軸心とドリル刃１４０の軸心がずれるのを防止することができる。さらに、Ｘ線照射による映像において、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像を、ドリル刃１４０の映像に対して適切な位置に映し出すことができる。また、円形状のドリル刃１４０の映像の周囲を囲むリング状の第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像が映し出されるため、映像を見易くしてドリル刃１４０の位置決めおよび傾斜の修正を容易にすることができる。
【００７５】
また、駆動軸１２０および接続軸１５０の間隔は、汎用駆動装置２００に接続された状態で駆動軸１２０の軸心方向から見た場合に、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２が汎用駆動装置２００と重ならない位置に配置される距離に設定されている。このため、汎用駆動装置２００の操作性と、Ｘ線照射による第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の映像の視認性を両立させることが可能となっている。
【００７６】
なお、本実施形態では、ケーシング１１０全体をＸ線透過性材料から構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、駆動軸１２０の周辺部分のみをＸ線透過性材料から構成するようにしてもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、第１ギヤ１６１、中間軸１６２、第２ギヤ１６３、および軸受１５２、１５４、１６５、１６６をＸ線透過性材料から構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２等の映像の視認性に影響がないのであれば、これらの部材をＸ線非透過性材料から構成するようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、駆動軸１２０、接続軸１５０および中間軸１６２を一列に配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、駆動軸１２０、接続軸１５０および中間軸１６２を千鳥状に配置するようにしてもよい。また、駆動軸１２０と接続軸１５０の間に、複数の中間軸および複数のギヤを配置するようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、第１照準ガイド１７０および第２照準ガイド１７２の両方を駆動軸１２０に配設しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば一方を駆動軸１２０に配設し、他方をケーシング１１０または軸受１２２、１２４等に配設するようにしてもよい。この場合、ケーシング１１０または軸受１２２、１２４等に配設した方をリング状（円筒状）以外の形状としてもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、接続部１１８をケーシング１１０と一体的に構成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、接続部１１８をケーシング１１０の別部材として構成するようにしてもよい。図７は、接続部１１８を着脱可能に構成した医療用ドリル装置１００の断面図である。
【００８１】
同図に示す例では、接続部１１８は、ケーシング１１０の別部材として構成され、ケーシング１１０に着脱可能に固定されている。この場合、複数種類の接続部１１８を用意し、接続部１１８を交換することによって、様々な規格に基づく複数種類の汎用駆動装置２００に接続可能とすることができる。この例では、図示を省略したネジによって、接続部１１８はケーシング１１０に固定されているが、例えば、係合部を係合させることによって接続部１１８をケーシング１１０に固定し、接続部１１８を素早く交換可能となるようにしてもよい。
【００８２】
また、図示は省略するが、接続軸１５０の嵌合部１５１を着脱可能に構成、または各種アダプタを取付可能に構成することで、さらに多様な規格の汎用駆動装置２００に接続可能とすることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の医療用ドリル装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、Ｘ線を用いた外科手術を行う医療の分野をはじめ、直接視認不可能な部分に穴加工等を行う材料加工の分野において利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１００  ドリル装置
１１０  ケーシング
１１８  接続部
１２０  駆動軸
１３０  チャック
１４０  ドリル刃
１５０  接続軸
１６０  動力伝達機構
１７０  第１照準ガイド
１７２  第２照準ガイド
２００  汎用駆動装置
２１０  出力軸
【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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