(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術装置であって、
遠位端と、近位端と、前記遠位端の近傍に設けられた切除ウインドウとを有する外側チューブと、
遠位端と、近位端と、前記遠位端の近傍に設けられた切除部材とを有し、前記外側チューブ内に回転可能に配置される内側回転部材と、
前記内側回転部材および前記外側チューブの前記近位端の近傍において、前記内側回転部材および前記外側チューブに接続される持ち手部と、
回線センサシステムと
を備え、
前記回転センサシステムは、
前記内側回転部材の前記近位端の近傍において前記内側回転部材に設けられた磁気部材と、
前記外側チューブの前記近位端の近傍において前記外側チューブに設けられた磁気透過性部材と、
前記持ち手部に設けられるセンサであって、当該センサに隣接する前記磁気透過性部材の磁束を検出するセンサと、
を有し、
前記持ち手部は長手方向軸を有し、
前記磁気部材、前記磁気透過性部材および前記センサは、前記磁気部材が前記磁気透過性部材よりも半径方向内側に配置され、かつ、前記磁気透過性部材が前記センサよりも半径方向内側に配置されるように、前記長手方向軸に関して互いにアライメントされており、
前記磁気部材は、前記磁気部材のうちの第１の磁気部材の外向きの極性が、前記磁気部材のうちの第２の磁気部材の外向きの極性と逆であるように、前記内側回転部材の長手方向軸線に関して径方向に反対位置に配置された２つの逆極性の磁石を有する、手術装置。
【請求項２】
前記磁気透過性部材は、前記外側チューブの前記近位端の近傍において対向する外周セグメント上に配置された強磁性材料からなる２つの半円形状部材を有し、前記強磁性材料からなる２つの半円形状部材の対向する端部は、ギャップによって互いに離隔されている、請求項１に記載の手術装置。
【請求項３】
前記センサは直交する２つの方向において、磁束を検出する２軸線形磁気センサである、請求項１に記載の手術装置。
【請求項４】
手術装置であって、
遠位端と、近位端と、前記遠位端の近傍に設けられた切除ウインドウとを有する外側チューブと、
遠位端と、近位端と、前記遠位端の近傍に設けられた切除部材とを有し、前記外側チューブ内に回転可能に配置される内側回転部材と、
前記内側回転部材および前記外側チューブの前記近位端の近傍において、前記内側回転部材および前記外側チューブに接続される持ち手部と、
回線センサシステムと
を備え、
前記回転センサシステムは、
前記内側回転部材の前記近位端の近傍において前記内側回転部材に設けられた磁気部材と、
前記外側チューブの前記近位端の近傍において前記外側チューブに設けられた磁気透過性部材と、
前記持ち手部に設けられるセンサであって、当該センサに隣接する前記磁気透過性部材の磁束を検出するセンサと、
を有し、
前記持ち手部は長手方向軸を有し、
前記磁気部材、前記磁気透過性部材および前記センサは、前記磁気部材が前記磁気透過性部材よりも半径方向内側に配置され、かつ、前記磁気透過性部材が前記センサよりも半径方向内側に配置されるように、前記長手方向軸に関して互いにアライメントされており、
前記磁気部材は、前記磁気部材のうちの第１の磁気部材の外向きの極性が、前記磁気部材のうちの第２の磁気部材の外向きの極性と逆であるように、前記内側回転部材の長手方向軸線に関して径方向に反対位置に配置された２つの逆極性の磁石を有し、
前記磁気透過性部材は、前記外側チューブの前記近位端の近傍において対向する外周セグメント上に配置された強磁性材料からなる２つ半円形状部材を有し、前記強磁性材料からなる２つの半円形状部材の対向する端部は、ギャップによって互いに離隔されており、
前記センサは直交する２つの方向において、磁束を検出する２軸線形磁気センサである、手術装置。
【請求項５】
前記センサはセンサ信号を出力し、前記手術装置は、前記センサ信号に基づいて前記切除ウインドウに対する前記切除部材の位置を決定するコントローラをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の手術装置。
【請求項６】
前記手術装置のユーザから停止コマンドを受信したとき、前記コントローラは前記内側回転部材の回転を停止させ、前記内側回転部材の前記切除部材を、前記外側チューブの前記切除ウインドウに対する所定の停止位置で停止させる、請求項５に記載の手術装置。
【請求項７】
前記所定の停止位置は、（ｉ）前記外側チューブの前記切除ウインドウが前記内側回転部材によって完全に妨げられるか、（ｉｉ）前記外側チューブの前記切除ウインドウが前記内側回転部材によって妨げられないかのいずれかの位置である、請求項６に記載の手術装置。
【請求項８】
前記内側回転部材は内側チューブであり、前記切除部材は前記内側チューブの遠位端近傍の切除ウインドウである、請求項１から３のいずれか一項に記載の手術装置。
【請求項９】
切除処置中に前記内側回転部材を回転させる、前記内側回転部材に結合されたモータをさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の手術装置。
【請求項１０】
前記センサはセンサ信号を出力し、前記手術装置は、前記センサ信号に基づいて前記切除ウインドウに対する前記切除部材の位置を決定するコントローラをさらに備える、請求項４に記載の手術装置。
【請求項１１】
前記手術装置のユーザから停止コマンドを受信したとき、前記コントローラは前記内側回転部材の回転を停止させ、前記内側回転部材の前記切除部材を、前記外側チューブの前記切除ウインドウに対する所定の停止位置で停止させる、請求項１０に記載の手術装置。
【請求項１２】
前記持ち手部と前記外側チューブの前記近位端との間に設けられたカップリングをさらに備え、当該カップリングは、前記持ち手部側の第１部分と、前記外側チューブの近位端側の第２部分とを有し、前記第１部分および前記第２部分は前記持ち手部の前記長手方向軸に対して異なる選択可能な回転方向に互いに調節可能に取り付けられており、その結果、前記持ち手部に対する前記外側チューブの前記切除ウインドウの回転方向が調節可能である、請求項１１に記載の手術装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、手術装置に関し、特に、付勢されたシェーバ、マイクロデブリーダ、および解剖用ブレードなどの吸引を使用する切除手術装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
組織、骨および／または他の人体部位を剃り、切除し、摩耗および／または除去するのに使用される手術装置が周知である。これらの手術装置は切除ウインドウを有する伸長した外側チューブ内部で回転する伸長した内側チューブ上に配置される回転ブレードのような、切除面を有する。これらの内側および外側チューブはともに、切除手術装置またはユニットを構成する。概して、延伸する外側チューブは、外側チューブの遠位端側に配置される開口部または切除ウインドウを画定する遠位端を有する。外側チューブの切除ウインドウは内側チューブの切除面（典型的に、内側チューブの遠位端側に配置される）が、組織、骨および／または除去すべき他の人体部位に曝される。付勢された持ち手部は、外側チューブハブ（外側チューブの近位端に接続される）が持ち手部に固定された状態のまま、内側チューブハブ（内側チューブの近位端に接続される）が付勢された持ち手部により緩く保持されかつ持ち手部のモータにより回転されながら、外側チューブに対して内側チューブを回転させるのに使用される。
【０００３】
ある手術装置では、内側チューブは中空であり、その遠位端側に切除ウインドウを有し、内側チューブの切除ウインドウがアライメントされ、内側チューブが外側チューブ内で回転するに従い外側チューブの切除ウインドウとミスアライメントされることによって、組織、骨等が切除または剃られる。この点で、切除装置は、内側チューブが外側チューブ内で回転するにしたがって、骨、組織等の小片をつまみ取ると言える。
【０００４】
ある手術装置では、内側チューブを介して真空が適用され、切除され、剃られ等した人体の一部はウインドウがアライメントされたときに内側および外側チューブのウインドウ内に吸引される。それによって、組織の切除、剃り等が容易になる。その後、切除済みの組織は内側チューブを通じて真空排気される。内側チューブおよび外側チューブの間に設けられる流路を通じて手術サイトへ潅注液を供給することも通常行われる。
【０００５】
また、これらの手術装置は、施術中に使用して、内側チューブの回転を停止させることにより吸引のみを与えることもできる。内側チューブおよび外側チューブがアライメントされ、両ウインドウを通じて吸引がもたらされる。それ以外のとき、内側チューブの回転を停止することが好ましい。その結果、内側チューブの切除ウインドウは外側チューブの切除ウインドウとミスアライメントされて、外側チューブの切除ウインドウをブロックすることができる。よって、組織は吸引によってウインドウの中に吸い込まれることはなく、除去すべきでない組織を刺激する。しかし、ウインドウがアライメントまたはミスアライメントされるように、所望の向きで内側チューブの回転を停止させることは外科医にとって困難および／または時間がかかる作業である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特に、モータが内側ブレードの回転を停止するように、作動スイッチを開放するとき、内側ブレードは、２つのウインドウがアライメント（吸引経路を開放して切除刃を露出させた状態）されるか、部分的にアライメント（部分的に吸引経路を開放して切除刃を露出させた状態）されるか、または、完全に閉止（吸引経路が完全に閉止され、切除刃がガードされた状態）されるか否かに無関係に不規則な方向で停止する。外科医が作動スイッチを開放し、内側チューブが回転を停止させた後に、外科医は、手術サイト内に配置された内視鏡を通じて外側チューブ切除ウインドウに対する内側チューブ切除ウインドウの位置を視認する。外科医は、内側および外側切除ウインドウが所望の相対位置になるまで、内側チューブの回転を漸増するために、内側チューブ回転モータの作動スイッチを間欠的にタップしなければならない。この処理により、外科医には疲労およびフラストレーションが蓄積し、手術に要する時間も長くなる。
【０００７】
また、外側切除ウインドウを有する外側切除チューブが、手術装置の持ち手部に対してさまざまな回転方向で配置される場合、外側切除窓に対する内側切除窓の向きを遠隔的に検出するのは困難である。例えば、外側チューブが屈曲部を有する場合、外科医はしばしば外側チューブが持ち手部に接続される回転方向の向きを調節して、屈曲（および外側切除ウインドウ面の方向）は手術中に適切に調節される。つまり、このセンサは持ち手部に対する外側チューブの回転方向を外科医が調節する際に動かす必要がある配線を有しているため、センサを単純に外側切除チューブ上に設けることは技術的に困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明のいくつかの態様において、遠位端と、近位端と、遠位端の近傍に設けられた切除ウインドウとを有する外側チューブと、遠位端と、近位端と、遠位端の近傍に設けられた切除部材とを有し、外側チューブ内に回転可能に配置される内側回転部材と、内側回転部材および外側チューブの近位端の近傍において、内側回転部材および外側チューブに接続される持ち手部とを備える手術装置で使用される回転センサシステムが与えられる。当該回転センサシステムは、内側回転部材の近位端の近傍において内側回転部材に設けられた磁気部材と、外側チューブの近位端の近傍において外側チューブに設けられた磁気透過性部材と、持ち手部に設けられるセンサであって、当該センサに隣接する磁気透過性部材の磁束を検出するセンサとを有する。内側回転部材が回転するに従い、内側回転部材上に設けられた磁気部材は外側チューブ上に設けられた磁気透過性部材に対して移動する。これにより、磁気透過性部材により生成される磁束は、内側回転部材が回転するに従い変動する。センサは、磁気透過性部材によって生成された磁束の変動を検出する。検出された磁束は外側チューブに対する内側回転部材の回転位置を決定するのに使用される。磁気部材に対する内側回転部材の切除部材の位置は固定されており、かつ、外側チューブ上に設けられた磁気透過性部材に対する外側チューブの切除ウインドウの位置は固定されているため、外側チューブの切除ウインドウに対する内側回転部材の切除部材の位置はセンサ出力から決定することが可能である。この情報は外科医が内側回転部材の回転を停止させるときに切除ウインドウに対する切除部材の位置を制御するのに使用される。
【０００９】
いくつか実施形態に従い、持ち手部は長手方向軸を有し、磁気部材、磁気透過性部材およびセンサは、磁気部材が磁気透過性部材よりも半径方向内側に配置され、かつ、磁気透過性部材がセンサよりも半径方向内側に配置されるように、長手方向軸に関して互いにアライメントされている。
【００１０】
ひとつの好適実施形態に従い、磁気部材は、磁気部材のうちの第１の磁気部材の外向きの極性が、磁気部材のうちの第２の磁気部材の外向きの極性と逆であるように、内側回転部材の長手方向軸線に関して径方向に反対位置に配置された２つの逆極性の磁石を有する。また、磁気透過性部材は、外側チューブの近位端の近傍において対向する外周セグメント上に配置された強磁性材料からなる２つの半円形状部材を有し、強磁性材料からなる２つの半円形状部材の対向する端部は、ギャップによって互いに離隔されている。よって、内側回転部材が外側チューブ内で回転するに従い、内側回転部材上の２つの逆極性の磁石の回転によって、磁気透過性部材に誘導される磁束は所定の時間において、互いに逆となる。内側回転部材が１８０°だけ回転すると極性が反転（遷移）する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、センサは直交する２つの方向において、磁束を検出する２軸線形磁気センサである。したがって、センサは、当該センサに近接配置した強磁性体材料からなる半円形状の部材の一部の磁束を検出し、内側回転部材の回転中に強磁性体材料からなる半円形状部材に誘導される磁束が変化するに従い変動する信号を出力する。
【００１２】
好適に、手術装置はセンサ信号に基づいて切除ウインドウに対する切除部材の位置を決定するコントローラを有する。手術装置のユーザからの停止コマンドを受信したとき、コントローラは内側回転部材の回転を停止させ、内側回転部材の切除部材を、外側チューブの切除ウインドウに対する所定の停止位置で停止させる。いくつかの実施形態に従い、コントローラにより内側回転部材はランダムな位置において停止することができる。コマンドを受信したとき、所定の停止位置に到達したことをセンサ出力が示すまで、センサ出力をモニターしながら、内側回転部材をゆっくり回転させる。他の実施形態において、内側回転部材の回転を停止させるコマンドを受信したときにはいつでも、内側回転部材は、コントローラにより、所定の停止位置において自動的に停止させることができる。例えば、停止コマンドを受信したとき、センサ出力が所定の停止位置に達したことを示すまでセンサ出力をモニターしながら、内側回転部材をゆっくり回転させることによって達成できる。
【００１３】
好適実施形態にしたがって、手術装置は、持ち手部と外側チューブの近位端との間に設けられたカップリングを有する。カップリングにより外側チューブはさまざまな異なる回転方向において持ち手部に取付け可能となる。これによって外科医は外側チューブの切除ウインドウに対向する方向を変化させることが可能となる。カップリングは、持ち手部側の第１部分と、外側チューブの近位端側の第２部分とを有し、第１部分および第２部分は持ち手部の長手方向軸に対して異なる選択可能な回転方向に互いに調節可能に取り付けられており、その結果、持ち手部に対する外側チューブの切除ウインドウの回転方向を調節可能である。
【００１４】
いくつかの実施形態にしたがって、内側回転部材は、内側中空チューブであり、切除部材は内側チューブの遠位端付近に配置された切除ウインドウである。この実施形態において、内側チューブを通じて吸引が与えられる。この吸引は内側および外側チューブの切除ウインドウが互いにアライメントされたときに、外側チューブの外側切除ウインドウを通じて患者に適用される。よって、手術装置は切除手術が行われないとき（すなわち、内側チューブが回転していないとき）でも、手術サイトを吸引するのに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、手術装置、制御ユニット、流体源および真空源を組み込んだ付勢された手術装置システムの斜視図である。
【図２】図２は、手術装置の実施形態の例の斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に従う回転センサシステムを有する手術装置の一部断面側面図である。
【図４】図４は、完全にアライメントされた状態の切除ウインドウを有する図３の手術装置の遠位端の側面断面図である。
【図５】図５は、切除ウインドウを通じて吸引が行われないように完全にミスアライメントされた状態の切除ウインドウを有する図４に類似の側面断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、磁気部材からなる内側切除ブレード、および、強磁性材料からなる磁気透過性部材を含む外側切除ブレードを示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、内側切除ブレードが１８０°回転しており、磁気透過性部材に誘導される磁束の方向が逆である点を除いて、図６Ａと同様の断面図である。
【図７】図７は、外側切除ブレードの磁気透過性部材に対して配置された２軸線形磁気センサを示す。
【図８Ａ】図８Ａは、持ち手部に対して異なる位置に配置された外側切除ブレードを示す手術装置の側面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、持ち手部に対して異なる位置に配置された外側切除ブレードを示す手術装置の側面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、持ち手部に対して異なる位置に配置された外側切除ブレードを示す手術装置の側面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、内側切除ブレードが回転している間に外側切除ブレードの外周の回りの異なる位置に配置されたセンサによって検知された磁束のＸ軸方向成分の波形を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに類似しており、磁束のＹ軸方向成分の波形を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、外側切除ブレードの外周の回りのセンサによって検出されたＸ軸およびＹ軸方向成分を有する磁気ベクトルの大きさを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに類似しており、外側切除ブレードの法線に対するＸ軸およびＹ軸方向成分を有する磁気ベクトルの角度を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１０Ａに類似しており、一部が点線で囲まれている。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａで点線で囲まれた部分を拡大したものである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１０Ｂに類似しており、一部が点線で囲まれている。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１２Ａで点線で囲まれた部分を拡大したものである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、外側切除ブレードの外周の回りの異なる位置における、磁気透過性部材に対するセンサの位置と、図１０Ｂの波形との相関を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、外側切除ブレードの外周の回りの異なる位置における、磁気透過性部材に対するセンサの位置と、図１０Ｂの波形との相関を示す。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、外側切除ブレードの外周の回りの異なる位置における、磁気透過性部材に対するセンサの位置と、図１０Ｂの波形との相関を示す。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、外側切除ブレードの外周の回りの異なる位置における、磁気透過性部材に対するセンサの位置と、図１０Ｂの波形との相関を示す。
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、外側切除ブレードの外周の回りの異なる位置における、磁気透過性部材に対するセンサの位置と、図１０Ｂの波形との相関を示す。
【図１３Ｆ】図１３Ｆは、外側切除ブレードの外周の回りの異なる位置における、磁気透過性部材に対するセンサの位置と、図１０Ｂの波形との相関を示す。
【図１４】図１４は、センサにより出力された信号を使って内側チューブの回転を停止させる制御を行う制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、例えば、耳、鼻、および喉、特に、洞手術、並びに頭部および頸部手術などの人間の手術用の器具として実施形態を説明する。以下に示す実施形態は、脊髄手術、整形外科手術およびさまざまな他の手術にも応用可能である。ここに開示するすべての実施形態の例は適用可能な技術分野を限定するものではない。
【００１７】
図１は、付勢された手術装置システムの略示図である。以下で説明する回転センサシステムを除いて、当該システムは、ここに参考文献として組み込む米国特許第７，２４７，１６１号に開示されたシステムに従って良い。本実施形態を適用可能な他のシステムとして、ここに参考文献として組み込む米国特許第７，３１８，８３１号に開示されるシステムがあげられる。図１に示すように、付勢された手術装置システム１は、ハンドル（持ち手部）２、ペダル１２を有するフットスイッチ４、流体ソース２２、吸引ソース２８、コントロールユニット６、流体ポンプ５、および流体入口／潅注出口７を有する。付勢された手術装置システム１は、壁コンセントのような電源１６から電力の供給を受けてよい。吸引ソース２８は、壁に設けられた施設吸引口に取り付けることにより与えられるような外部吸引ソースであってよい。持ち手部２は遠位端において手術装置８に結合されている。本実施形態にかかる手術装置８は、遠位端に切断先端部８Ａを有する。切断先端部８Ａは、例えば、組織、骨および／または他の人体部位を切断し、剃り、除去し、切除し、摩耗させるのに使用される。
【００１８】
図２は、実施形態に従う手術装置８の斜視図である。手術装置８は、内側チューブ９および外側チューブ１０を組み込んでいる。この実施形態の例において、内側チューブハブ１３は内側チューブ９の第２端１４（図３参照）に形成されており、外側チューブハブ１５は外側チューブ１０の第２端１７（図３参照）に形成されている。以下の説明において、内側チューブ９および外側チューブ１０は、まとめて単純にチューブ、または部材と呼ぶことがある。内側チューブ９は外側チューブ１０内部に形成された流路２０内に挿入されており、その結果、内側チューブ９の外部遠位端が外側チューブ１０の内部遠位端に接触するまで、内側チューブ９は外側チューブ１０内に同軸に配置される。外側チューブ１０は内側チューブ９よりも直径が大きい。よって、外側チューブ１０の内部に内側チューブ９を挿入することができる。しかし、通常、内側チューブ９および外側チューブ１０は顧客に納品される前に予め組み立てられている。よって、顧客が自分で外側チューブ１０内に内側チューブ９を挿入することはごく稀である。潅注液は入り口２６を介して流路２０へ液体を供給することにより手術サイトへ供給される。
【００１９】
内側チューブハブ１３および外側チューブハブ１５は、内側チューブ９および外側チューブ１０をそれぞれ持ち手部２に結合する。持ち手部２に結合されると、外側チューブ１０は持ち手部２に対して固定されるが、内側チューブ９は外側チューブ１０および持ち手部２に関して回転可能である。
【００２０】
図３は、切断先端部８Ａの立体図、および、持ち手部２および内側チューブ９および外側チューブ１０の近位端の断面図を示す。外側チューブ１０はその遠位端側に配置された切除ウインドウ４０を有する。以下、外側チューブ１０を、外側切除ブレードとも呼ぶ。内側チューブ９はその遠位端側に配置された切除ウインドウを有する。以下、内側チューブ９を内側切除ブレードとも呼ぶ。切除ウインドウ３０および４０のエッジは、ぎざぎざ、スムースまたはそれらの組み合わせでもって切除面を形成する。上述したように、内側切除ブレード９は外側切除ブレード内で回転する際、内側切除ブレード９の回転に従い、切除ウインドウ３０および４０は図４に示すように互いにアライメントされるようになり、その後、図５に示すように互いにミスアライメントされるようになる。図５に示すように、切除ウインドウ３０および４０が互いにミスアライメントされるとき、切除ウインドウ３０と反対の内側チューブ９の遠位端側は、外側切除ブレード１０の切除ウインドウ４０をブロックする。
【００２１】
外側切除ブレード１０は、その遠位端側に切除ウインドウ４０が配置された、遠位端および近位端を有する外側チューブである。
【００２２】
内側切除ブレード９は、遠位端側に切除ウインドウ３０が配置された、近位端および遠位端を有する中空ボディである。上記したように、内側切除ブレード９は外側切除ブレード１０の内側に回転可能に配置されている。手術装置８が、内側切除ブレード９を外側切除ブレード１０内で回転させることによって組織を切除する。その間、内側切除ブレード９の内側ボア２５を通じて真空が供給され、内側切除ブレード９および外側切除ブレード１０の切除ウインドウ３０および４０内に組織が吸引され、かつ内側切除ブレード９の回転によって組織が切断される。内側回転部材はチューブでなくてもよい。例えば、内側回転部材は遠位端に切断部材を有するシャフトであってもよい。この構成において、吸引は外側チューブ１０を通じて適用される。
【００２３】
図３は実施形態に従う回転センサシステムも示す。内側切除ブレード９の外側切除ブレード１０に対する回転位置を検知するために、回転センサシステムが与えられる。回転センサシステムは、内側切除ブレード９の近位端付近の内側切除ブレード９上（ハブ１３の上）に設けられた磁気部材５０、外側切除ブレード１０の近位端付近の外側切除ブレード１０上（ハブ１５の上）に設けられた磁気透過性部材６０と、持ち手部２に設けられたセンサ７０を有する。センサ７０は、センサ７０に隣接する磁気透過性部材６０の磁束を検出する。センサ７０の出力は、コントロールユニット６の一部であるコントローラ１００に与えられる。コントローラ１００は、例えば、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＡＭ）およびセンサ７０の出力を使用するための適切なプログラムが格納されたストレージ（ＲＯＭ）を有する。
【００２４】
ひとつの実施形態の機能を図３、６Ａおよび６Ｂを参照して以下説明する。持ち手部２は長手方向軸ＬＡを有する。図３に示すように、磁気部材５０、磁気透過性部材６０およびセンサ７０は持ち手部２の長手方向軸に関して半径方向に互いにアライメントされている。特に、磁気部材５０は磁気透過性部材６０の半径方向内側に配置されている。つまり、磁気部材５０は、長手方向軸ＬＡに対して、磁気透過性部材６０よりも近い関係にある。さらに、磁気透過性部材６０はセンサ７０よりも半径方向内側に配置されている。図６Ａおよび６Ｂに示すように、磁気部材５０は、内側切除ブレード９の長手方向軸ＬＡに対して径方向に反対側に配置され、逆極性に磁化された２つの磁石５０ａおよび５０ｂを有する。それらもまた、持ち手部２の長手方向軸ＬＡに対応している。磁石５０ａおよび５０ｂのうち、第１の磁石５０ａは、外側の極性が第２の磁石５０ｂの外側の極性と反対になるように、配置されている。記号＋がＮ極を示し、記号-がＳ極を示すとすると、図６Ａおよび６Ｂに示すように、第１の磁石５０ａはＮ極が半径方向の外側に向くように配置され、第２の磁石５０ｂはＳ極が半径方向外側に向くように配置されている。
【００２５】
磁気透過性部材６０は、強磁性体（例えば、ＮｉＦｅ）のような磁気透過性材料からなる２つの半円形部材６０ａおよび６０ｂを有する。２つの半円形部材６０ａおよび６０ｂは外側切除ブレード１０と関連してハブ１５の近位端付近において円周セグメント上に対向して配置されている。半円形部材６０ａおよび６０ｂの各々はハブ１５の周囲の約１／２まで延在する。図６Ａおよび６Ｂに示すように。強磁性体材料からなる２つの半円形部材６０ａおよび６０ｂの対向する端部は、ギャップＧにより互いに離隔されている。磁束は、それぞれ特定の強磁性体に隣接して配置される磁石５０ａおよび５０ｂの磁石面の極性に基づいて半円形部材６０ａおよび６０ｂ内に誘導される。図６Ａに示すように、内側切除ブレード９が磁石５０ａおよび５０ｂとともに配置されるとき、半円形部材６０ａは磁石５０ａの外側面と同じ磁極性を有し、一方半円形部材６０ｂは磁石５０ｂの外側面と同じ磁極性を有する。図６Ｂに示すように、内側切除ブレード９が１８０°だけ回転すると、半円形部材６０ａおよび６０ｂの極性は図６Ａと逆になる。よって、内側切除ブレード９が外側切除ブレード１０に対して回転するに従い、半円形部材６０ａおよび６０ｂの極性は磁石５０ａおよび５０ｂがギャップＧを通過するたびに、極性が切り替わって図６Ａと図６Ｂに示す状態の間で遷移（一時的な切替）が生じる。したがって、磁気透過性部材６０に近接配置されるセンサ７０は隣接する磁気透過性部材６０の磁束を検出し、内側切除ブレード９が回転するに従い変動する信号を出力する。
【００２６】
図７は、センサ７０の一例を示す。実施形態において、センサ７０は２つの直交方向（Ｘ方向およびＹ方向）における磁束を検知する２軸線形磁気センサが好ましい。センサ７０は磁気透過性材料からなる半円形部材６０ａおよび６０ｂに対して、測定軸線の一方（図７のＸ軸）が半円形部材の近接面に対して垂直となるように配置される。
【００２７】
センサ７０が半円形部材６０ａおよび／または６０ｂに対して半径方向に十分に近く配置されている限り、半円形部材６０ａおよび６０ｂによって画定される半円形部材の外周に沿ったどの位置にセンサが配置されるかには無関係に、センサ７０は当該センサに近接配置された半円形部材の極性の一時的な切替を有効に検出することができる。したがって、ここに示す構成によれば、持ち手部２に対する（センサ７０に対する）外側切除ブレード１０の回転方向の位置が変化しても、外側切除ブレード１０に対する内側切除ブレード９の位置を効果的に検出することができる。
【００２８】
例えば、図８Ａから８Ｃは３つの異なる位置で持ち手部２に取り付けられた外側切除ブレード１０を有する手術装置を示す。図８Ａから８Ｃに示す外側切除ブレード１０は同じであるが、持ち手部２に対する外側切除ブレード１０の回転方向の向きが異なる。図８Ａに示すように、外側切除ブレード１０は曲面の半径方向内側に設けられる切除ウインドウ４０を具備する湾曲した遠位端を有する。図８Ａにおいて、遠位端は紙面上で右方向に湾曲している。図８Ｂにおいて、遠位端は紙面に対して垂直方向に湾曲している。図８Ｃにおいて、遠位端は紙面上で左方向に湾曲している。外科医はこれらの異なる方向のひとつ以上または他の方向において手術装置を使用したいであろう。したがって、持ち手部２に対する外側切除ブレード１０の回転方向が変更可能であるように、カップリング９０が外側切除ブレード１０と持ち手部２との間に設けられている。カップリング９０は持ち手部２側の第１部分９０ａおよび外側切除ブレード１０側の第２部分９０ｂを有する。第１および第２部分９０ａ、９０ｂは持ち手部２の長手方向軸ＬＡに対して選択可能な異なる回転方向で互いに調節可能に取り付けられている。その結果、外側切除チューブ１０の切除ウインドウ４０の回転方向が持ち手部２に対して変更可能となる。外側切除チューブ１０の回転方向が変更されたとき、例えば、図８Ａに示す方向から図８Ｂに示す方向へ変更されたとき、持ち手部２内の固定位置に配置されるセンサ７０は、外側切除ブレード１０に関連する磁気透過性部材６０の異なる部分に隣接して配置される。
【００２９】
図９Ａは、磁気透過性部材６０に対するさまざまな位置においてセンサ７０によって検出された磁束のＸ軸方向成分の波形を示す。ここで、図９Ａの横軸θは、図７に示す座標系を使った磁気透過性部材６０に対するセンサ７０の位置を示す。したがって、θ＝０の原点において、センサ７０は図７に示す軸線Ｘ’上にあり、一方、θ＝９０°において、センサ７０は図７に示す軸線Ｙ’上にある（つまり、センサ７０は下方に向いている）。図９Ａからわかるとおり、Ｘ軸方向に向かう磁束に対するセンサ７０の出力は、磁気透過性部材６０に対するセンサ７０の位置と無関係に、極性が振動している。したがって、持ち手部２に対する外側切除ブレード１０の任意の回転方向に対して、センサ７０の出力は外側切除ブレード１０に対する内側切除ブレード９の位置を示すのに使用することができる。図９Ｂは、センサ７０によって検出された磁束のＹ軸方向成分の波形を示す点以外は、図９Ａと同様である。
【００３０】
センサ７０によって検出された磁束のＸおよびＹ成分から磁気ベクトルを検出することができる。図１０Ａは、磁気透過性部材６０の外周に沿ったさまざまな位置におけるセンサ７０により検出された磁気ベクトルのＸおよびＹ成分の大きさを示す。図１０Ｂは磁気透過性部材６０の外周の回りのセンサ７０のさまざまな位置における磁気ベクトルの角度φを示す。角度φは、磁気透過性部材６０の外周面の法線方向に対する角度を示す。
【００３１】
図１１Ａは、図１０Ａと類似しており、一部の領域が示されている。図１１Ｂは、図１１Ａに示す一部の領域を拡大して示したものである。図１１Ｂに示すように、波形のくぼみは、磁気透過性材料からなる一方の半円形部材６０ａまたは６０ｂから他方の半円形部材６０ｂまたは６０ａへ磁石５０ａおよび５０ｂが移動したことを表す。特定の半円形部材６０ａ、６０ｂを各磁石５０ａおよび５０ｂが通過するに従い、磁気透過性部材全体を横切る誘導磁場が均一とならないため、磁気ベクトルの大きさが変化する。しかし、波形の急峻な下降はシステムコントローラ１００（図１４参照）によって実行される信号処理ソフトウエアにより容易に識別可能である。よって、この波形は外側切除ブレード１０に対する内側切除ブレード９の位置を検出するのに使用することができる。
【００３２】
図１２Ａは、図１０Ｂと類似しており、一部の領域が示されている。図１２Ｂは、図１２Ａに示す一部の領域を拡大して示したものである。図１２Ｂは検出された磁気ベクトルの角度φを示す。０から１８０°までのそれぞれの遷移はひとつの半円形部材６０ａから他の半円形部材６０ｂへ磁石５０ａおよび５０ｂが移動したことを表している。磁石５０ａおよび５０ｂが特定の半円形部材６０ａ、６０ｂの間で移動する際に、磁気ベクトルの向きは非常に安定している。よって、検出された角度は、外側切除ブレード１０に対する内側切除ブレード９の位置を決定するためにコントローラ１００によって使用されてもよい。
【００３３】
図１３Ａは、磁気透過性部材６０の外周に沿った異なる５カ所の位置（Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥ）におけるセンサ７０の位置と図１０Ｂに示す波形との相関を示す。特に、図１３Ｂに示すように、位置Ａはセンサ７０とＸ軸とのなす角が０°（図７の座標系において）であるときの波形に対応し、一方位置Ｃおよび位置Ｅはセンサ７０とＸ軸とのなす角が９０°および１８０°であるときの波形にそれぞれ対応している。位置ＢおよびＤは、センサ７０とＸ軸とのなす角が７０°および１１０°であるときの波形にそれぞれ対応している。位置Ｃに示すように、センサ７０が、２つの半円形部材６０の間のギャップＧのひとつに近接して配置されたときであっても、有効な波形が出力される。
【００３４】
磁石５０ａおよび５０ｂと内側切除ブレード９の切除ウインドウとの間の位置関係は固定されており、かつ、半円形部材６０ａおよび６０ｂと外側切除ブレード１０の切除ウインドウ４０との間の位置関係も固定されているため、センサ７０によって出力される信号はコントローラ１００のソフトウエアおよび／またはハードウエアによる信号処理によって解読可能であり、切除ウインドウ３０および４０の互いの位置を決定することができる。例えば、図３を参照すると、外側切除ブレード１０の切除ウインドウ４０が紙面と垂直な方向である場合、ハブ１５の上部側と底部側にギャップＧがくるように、半円形部材６０ａおよび６０ｂはハブ１５上に配置される。同様に、内側切除ブレード９の切除ウインドウ３０が図３の紙面と垂直な方向を向いている場合、ハブ１３の上部と下部から伸長するように磁石５０ａおよび５０ｂを配置することも可能である。したがって、磁石５０ａ、５０ｂがギャップＧとアライメントされるたびに、ウインドウ３０および４０は図３および図４に示すように完全にアライメントされるか、または図５に示すように完全にミスアライメントされる。
【００３５】
ひとつの実施形態において、外科医がフットスイッチ１２を開放して回転停止コマンドを発行した場合、コントローラ１００はセンサ７０の出力から導出された情報を使用して、内側切除ブレード９を回転させるモータ８５を制御し、内側切除ブレード９の回転を停止させる。その結果、磁石５０ａおよび５０ｂはギャップＧに隣接して配置される（すなわち、所定の停止位置に配置される）。このことは、停止コマンドが発行されたときに内側切除ブレード９の回転速度を緩め、その後、センサ７０の出力が磁石５０ａおよび５０ｂとギャップＧとのアライメントを示し内側切除ブレード９が停止するまで、センサ７０の出力をモニターすることにより達成される。他に、停止コマンドを受信する際に、コントローラ１００により内側切除ブレード９は任意の位置で停止することができる。したがって、コマンドの受信の際（例えば、以下に説明する部分回転ボタン１１を押すことによって生じる）、センサ出力が、磁石５０ａおよび５０ｂとギャップＧとがアライメントされる（すなわち、所定の停止位置に配置される）ことを示すまでセンサ７０の出力をモニターしながら、コントローラ１００によりモータ８５は内側切除ブレード９をゆっくり回転させることができる。上記いずれかの例において、内側切除ブレード９が所定の停止位置において停止するとき、外科医は切除先端部８ａを視認しながら切除ウインドウが完全にアライメントされたか、または完全にミスアライメントされたかを決定することができ、その後に部分回転ボタン１１を押すことで、必要に応じて内側切除ブレード９を１８０°だけ回転させ、所望の方向で切除ブレードを配置することができる。例えば、内側切除ブレード９の最終停止位置が外科医の所望したものであれば（切除ウインドウの完全なアライメントまたは完全なミスアライメント）、外科医はそれ以上なにもする必要がない。しかし、切除ブレードの位置が所望したものと逆であれば（例えば、切除ウインドウが完全にアライメントされた状態で、内側切除ブレードが停止しているが、外科医は切除ウインドウを完全にミスアライメントさせたい場合）、外科医は部分回転ボタン１１を押すことにより内側切除ブレードを１８０°だけ回転させることができる。
【００３６】
センサ７０およびモータ８５のハードウエアを使って、内側切除ブレード９を切除ウインドウが完全にアライメントされる位置と、完全にミスアライメントされる位置との途中の位置に停止させることも可能である。特に、モータ８５のホールセンサ（以下、モータホールセンサと呼ぶ）が、切除ウインドウが完全にアライメントされた位置と完全にミスアライメントされた位置とのいずれかから９０°だけ内側切除ブレードを回転させるために使用されてもよい。この実施形態において、次のような状態間の遷移が可能である。すなわち、完全な開放状態（ウインドウが完全にアライメントされた状態）、部分開放状態（ウインドウが部分的にアライメントされた状態）、完全閉止状態（ウインドウが完全にミスアライメントされた状態）、部分開放状態（ウインドウが部分的にアライメントされた状態）、および完全開放状態に戻るように遷移可能である。これは、センサ７０とモータホールセンサとの出力の使用をローテーション中に切り替えることにより実行可能である。このロジック／シーケンスは、切除開始／停止ボタンの使用の後に、再スタートしてよい。部分回転ボタン１１（トグルボタンとも呼ぶ）の最初の一押しは、センサ７０の出力に基づいて第１の磁気遷移を検出するために使用されてよい。次に、ウインドウの完全開放位置（すなわちアライメント状態）にブレードを配置する。続いて、モータのホールセンサを使用し、内側切除ブレード９を９０°だけ回転させるためにトグルボタンを押してよい（これにより、ウインドウの部分的な開放が生じる）。トグルボタンを押した後に、センサ７０が次の磁気遷移を見つけるまで内側切除ブレード９を回転させ、さらに９０°だけ回転させて切除ブレードをウインドウが完全に閉止する位置に配置してもよい。次にトグルボタンを押して、再びモータのホールセンサを使って９０°だけ回転させる。以下同様。ユーザは手動によって外側ブレード１０を回転させることができるので、モータのホールセンサは９０°だけ回転させるのに常に使用しなくてもよい。また、９０°の回転増分はホームポジションによって重要ではない（ここで、ホームポジションとは、ウインドウが完全に開放または完全に閉止する位置を指す）。
【００３７】
また、内側切除ブレード９の切除ウインドウ３０が、外側切除ブレード１０の切除ウインドウ４０と完全にアライメントするか、または、完全にミスアライメントされる位置で停止したか否かをコントローラ１００が自動的に決定できるように、磁気透過性部材からなる半円形部材６０aおよび６０ｂの幾何学構成を変更することも可能である。例えば、半円形部材６０aおよび６０ｂのエッジ形状が変更されてもよい（例えば、意図的に形成したノッチもしくは切れ目を有するか、または曲がったスロットを有してよい）。センサ７０によって出力される信号がギャップＧに隣接して配置される磁気部材５０ａまたは５０ｂのいずれかに応じて異なるように、２つのギャップＧの大きさが互いに異なってもよい。ギャップをまたぐ磁気部材の移動を異なるようにするためのひとつの例は、一方の移動を省略することである。具体的には、ギャップＧを斜めに形成することにより、一方の移動を取り除くことができる。ホームポジションに戻る際、常に一方向に回転するので、ウインドウの開閉は、急峻な遷移が矩形波の前後に存在するか否かにより決定することができる。他の例は、磁石を１８０°離れて配置しないことである。例えば、磁石は１２０°だけ離隔されてもよく、磁気透過性部材についても同様である。すなわち、一方のスパンが１２０°であり、もう一方のスパンが２４０°であるようにする。これにより、一方の遷移を除去し、波形を非対称とすることができる。他方の急峻な遷移はウインドウの開閉のいずれかを示す（ブレードの構造による）。例えば、ウインドウの開放位置に対応するように急峻な遷移を選択すれば、ウインドウの閉止はモータのホールセンサを使ってさらに１８０°だけ内側ブレードを回転させることにより得られる。
【００３８】
例示した実施形態において、内側および外側切除ブレード９および１０は直線である。しかし、手術装置８は一カ所以上で屈曲していてもよい。その結果、それは直線でなくてもよい。この構成において、内側切除ブレード９はフレキシブルであってもよい。フレキシブルな中空切除ブレードは、既知の曲がった切除器具とともに使用されてよい。例えば、ここに参考文献として組み込む米国特許第４，６４６，７３８号、および、米国特許第５，７０７，３５０号に開示されている。
【００３９】
以上、手術装置の実施形態について説明したが、本願発明はこれに限定されない。本願発明の思想および態様から離れることなくさまざまな変更が可能であることは言うまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】米国特許第７，２４７，１６１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３１８，８３１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，６４６，７３８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７０７，３５０号明細書
【図１】
0005878636.tif 000002
【図２】
0005878636.tif 000003
【図３】
0005878636.tif 000004
【図４】
0005878636.tif 000005
【図５】
0005878636.tif 000006
【図６Ａ】
0005878636.tif 000007
【図６Ｂ】
0005878636.tif 000008
【図７】
0005878636.tif 000009
【図８Ａ】
0005878636.tif 000010
【図８Ｂ】
0005878636.tif 000011
【図８Ｃ】
0005878636.tif 000012
【図９Ａ】
0005878636.tif 000013
【図９Ｂ】
0005878636.tif 000014
【図１０Ａ】
0005878636.tif 000015
【図１０Ｂ】
0005878636.tif 000016
【図１１Ａ】
0005878636.tif 000017
【図１１Ｂ】
0005878636.tif 000018
【図１２Ａ】
0005878636.tif 000019
【図１２Ｂ】
0005878636.tif 000020
【図１３Ａ】
0005878636.tif 000021
【図１３Ｂ】
0005878636.tif 000022
【図１３Ｃ】
0005878636.tif 000023
【図１３Ｄ】
0005878636.tif 000024
【図１３Ｅ】
0005878636.tif 000025
【図１３Ｆ】
0005878636.tif 000026
【図１４】
0005878636.tif 000027